RU2535514C1 - Oil wiper piston device for internal-combustion engine - Google Patents
Oil wiper piston device for internal-combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535514C1 RU2535514C1 RU2013139799/06A RU2013139799A RU2535514C1 RU 2535514 C1 RU2535514 C1 RU 2535514C1 RU 2013139799/06 A RU2013139799/06 A RU 2013139799/06A RU 2013139799 A RU2013139799 A RU 2013139799A RU 2535514 C1 RU2535514 C1 RU 2535514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- piston
- ring
- oil wiper
- cylinder wall
- 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 маслосъемные поршневые устройства двигателей внутреннего сгорания, содержащие маслосъемные кольца и расширители различной конструкции (Заявка №53-22204, Япония, 1978; Заявка №59-20859, Япония, 1984; ГОСТ Р 53843-2010; патент RU №2447307, МПК F02K F5/00, F16J 9/20, опубл. 10.04.2012).Known oil scraper piston devices of internal combustion engines containing oil scraper rings and expanders of various designs (Application No. 53-22204, Japan, 1978; Application No. 59-20859, Japan, 1984; GOST R 53843-2010; RU patent No. 2447307, IPC F02K F5 / 00, F16J 9/20, published April 10, 2012).
Известно маслосъемное кольцо двигателя внутреннего сгорания (патент RU №2447307, МПК F02K F5/00, F16J 9/20, опубл. 10.04.2012), содержащее скребковые элементы, выполненные в форме односторонней трапеции, и расположенное между ними расширительное кольцо, наиболее близкое к заявляемому и принятое за прототип. Однако в известном устройстве расположение радиальных пазов на расширительном кольце ограничивает его минимальные размеры, так как в процессе работы двигателя на расширительное кольцо действуют высокочастотные вибрационные нагрузки, вызывающие появление усталостных напряжений в месте расположения пазов, приводящие к разрушениям самого кольца. Поэтому подобные конструкции целесообразно использовать в мощных двигателях с относительно большими диаметрами цилиндров.It is known oil scraper ring of an internal combustion engine (patent RU No. 2447307, IPC F02K F5 / 00, F16J 9/20, publ. 04/10/2012) containing scraper elements made in the form of a one-sided trapezoid, and an expansion ring located between them, closest to declare and taken as a prototype. However, in the known device, the location of the radial grooves on the expansion ring limits its minimum size, since during the operation of the engine high-frequency vibration loads act on the expansion ring, causing fatigue stresses to appear at the location of the grooves, leading to destruction of the ring itself. Therefore, such designs are advisable to use in powerful engines with relatively large cylinder diameters.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в универсальности маслосъемного поршневого устройства, повышении его эффективности, надежности, увеличении ресурса, уменьшении расхода моторного масла, улучшении экологических характеристик двигателя.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, consists in the universality of the oil scraper piston device, increasing its efficiency, reliability, increasing the resource, reducing the consumption of motor oil, improving the environmental characteristics of the engine.
Технический результат достигается тем, что в маслосъемном поршневом устройстве двигателя внутреннего сгорания, содержащем установленные в одной поршневой канавке верхнее и нижнее трапециевидные маслосъемные кольца и расположенное между ними расширительное кольцо, новым является то, что на верхнем торце нижнего маслосъемного кольца выполнены радиальные пазы.The technical result is achieved in that in the oil scraper piston device of an internal combustion engine containing the upper and lower trapezoidal oil scraper rings installed in one piston groove and an expansion ring located between them, radial grooves are made on the upper end of the lower oil scraper ring.
Угол наклона нижнего торца расширительного кольца и верхнего торца нижнего маслосъемного кольца больше угла 12° самоторможения.The angle of inclination of the lower end of the expansion ring and the upper end of the lower oil scraper ring is greater than the self-braking angle 12 °.
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, поршневую канавку 7, в которой установлены верхнее маслосъемное кольцо 3, расширительное кольцо 4 и нижнее маслосъемное кольцо 5, на верхнем торце которого выполнены радиальные пазы (6) для отвода масла, снятого со стенки цилиндра (1) верхним кольцом (3), в придонную полость поршневой канавки (7) и далее через конические отверстия (8) во внутреннюю полость поршня (2). Рабочие поверхности маслосъемных колец (3) и (5) спрофилированы так, что излишки масла снимаются со стенки цилиндра (1) только при движении поршня (2) в нижнее положение, а на стенке цилиндра (1) формируется минимально необходимая толщина гидродинамического смазочного слоя, обеспечивающего минимальные механические потери на трение поршневых колец и минимальный расход моторного масла на угар.The internal combustion engine contains a cylinder 1, a piston 2, a piston groove 7, in which an upper oil scraper ring 3, an expansion ring 4 and a lower oil scraper ring 5 are installed, at the upper end of which there are radial grooves (6) for draining oil removed from the cylinder wall ( 1) the upper ring (3), into the bottom cavity of the piston groove (7) and then through the conical holes (8) into the internal cavity of the piston (2). The working surfaces of the oil scraper rings (3) and (5) are profiled so that excess oil is removed from the cylinder wall (1) only when the piston (2) moves to the lower position, and the minimum required thickness of the hydrodynamic lubricating layer is formed on the cylinder wall (1), providing minimal mechanical friction losses of the piston rings and minimum consumption of engine oil for waste.
Маслосъемное поршневое устройство работает следующим образом.Oil scraper piston device operates as follows.
При движении поршня 2 в нижнее положение нижнее маслосъемное кольцо 5 удаляет со стенки цилиндра 1 основную часть масла, верхнее маслосъемное кольцо 3 окончательно формирует минимально необходимую толщину масляной пленки на стенке цилиндра 1, удаляя излишки оставшегося на стенке масла через радиальные пазы 6 в придонную полость поршневой канавки 7 и далее через конические отверстия 8 во внутреннюю полость поршня 2. Конические сливные отверстия 8 улучшают удаление масла из поршневой канавки 7 и противодействуют подсасыванию масла из внутренней полости поршня 2 на рабочем такте впуск, когда над поршнем 2 и в зазорах поршневой канавки 7 образуется разрежение. При прогреве двигателя в первую очередь нагревается поршень 2, соответственно, увеличивается ширина поршневой канавки 7, под действием собственных упругих сил, расширительное кольцо 4 разжимается и смещается в направлении стенки цилиндра 1, воздействует на нижнее кольцо 5, поджимая его к нижней полке поршневой канавки 7. В свою очередь, силы трения рабочей поверхности нижнего кольца 5 о стенку цилиндра 1 и гидродинамическая сила масла, действующие на кольцо 5, способствуют образованию зазора между нижней полкой поршневой канавки 7 и нижним торцом нижнего кольца 5. Чтобы исключить появление этого зазора, который открывает путь попадания масла в поршневую канавку 7, упругие силы расширительного кольца должны быть больше противодействующих сил. В процессе нагрева цилиндра 1 увеличивается его диаметр, маслосъемное кольцо 5 разжимается, ослабляется воздействие на расширительное кольцо 4, которое тоже разжимаясь, смещается в направлении стенки цилиндра 1, не допуская появление зазора между нижней полкой поршневой канавки 7 и нижним торцом кольца 5. Гарантированное расклинивание системы «верхнее кольцо 3 - расширительное кольцо 4 - нижнее кольцо 5» на всех режимах работы двигателя обеспечивается расчетной величиной зазора между расширительным кольцом 4 и стенкой цилиндра 1. Это условие выполняется, если угол наклона нижнего торца расширительного кольца 4 и, соответственно, верхнего торца нижнего маслосъемного кольца 5 будет больше угла самоторможения 12°. При движении поршня 2 в верхнее положение профилированные рабочие поверхности маслосъемных колец 3 и 5 наезжают на масляную пленку, оставляя ее без изменений. Таким образом, обеспечивается минимально необходимый масляный слой на стенке цилиндра 1, стабильная работа маслосъемного поршневого устройства на всех режимах работы двигателя.When the piston 2 moves to the lower position, the lower oil scraper ring 5 removes the bulk of the oil from the cylinder wall 1, the upper oil scraper ring 3 finally forms the minimum required oil film thickness on the cylinder wall 1, removing excess oil remaining on the wall through the radial grooves 6 into the bottom piston cavity grooves 7 and further through conical openings 8 into the internal cavity of the piston 2. Conical drain openings 8 improve the removal of oil from the piston groove 7 and counteract the suction of oil from the internal s cavity at the working piston 2 inlet cycle when above the piston 2 and the piston groove in the gaps 7 formed underpressure. When the engine warms up, the piston 2 first heats up, respectively, the width of the piston groove 7 increases, under the action of its own elastic forces, the expansion ring 4 is expanded and displaced in the direction of the cylinder wall 1, acts on the lower ring 5, pressing it to the lower shelf of the piston groove 7 In turn, the friction forces of the working surface of the lower ring 5 against the wall of the cylinder 1 and the hydrodynamic force of the oil acting on the ring 5 contribute to the formation of a gap between the lower shelf of the piston groove 7 and the lower Tzom lower ring 5. In order to eliminate the occurrence of this gap, which opens the way oil entering the piston groove 7, the elastic force of the expansion of the ring should be more opposing forces. In the process of heating the cylinder 1, its diameter increases, the oil scraper ring 5 unclenches, the effect on the expansion ring 4 is weakened, which also unclenches, moves in the direction of the cylinder wall 1, preventing a gap between the lower flange of the piston groove 7 and the lower end of the ring 5. Guaranteed wedging of the system “upper ring 3 - expansion ring 4 - lower ring 5” at all engine operating modes is provided by the calculated gap between the expansion ring 4 and cylinder wall 1. This condition performed if the angle of inclination of the lower end of the expansion ring 4 and, accordingly, the upper end of the lower oil scraper ring 5 is greater than the self-braking angle of 12 °. When the piston 2 moves to the upper position, the profiled working surfaces of the oil scraper rings 3 and 5 run into the oil film, leaving it unchanged. Thus, the minimum necessary oil layer on the wall of the cylinder 1 is ensured, the oil scraper piston device is stable at all engine operating modes.
При выключении и остывании двигателя, в первую очередь, охлаждается цилиндр 1, уменьшается его диаметр, сжимаются верхнее 3 и нижнее 5 маслосъемные кольца, которые, воздействуя на расширительное кольцо 4, смещают его в направлении оси цилиндра 1, вся система занимает исходное положение. Для осуществления этого процесса восстановления в большей степени, чем вначале, необходимо иметь угол наклона торцов расширительного кольца и нижнего маслосъемного кольца более 12°.When turning off and cooling the engine, first of all, cylinder 1 is cooled, its diameter is reduced, the upper 3 and lower 5 oil scraper rings are compressed, which, acting on the expansion ring 4, displace it in the direction of the axis of cylinder 1, the whole system takes up its original position. To implement this recovery process to a greater extent than at the beginning, it is necessary to have an inclination angle of the ends of the expansion ring and the lower oil scraper ring of more than 12 °.
Конструкция маслосъемного поршневого устройства обеспечивает минимально необходимую толщину смазочной пленки на стенке цилиндра, существенно увеличивает ресурс моторного масла при минимальном расходе на угар, снижая вредные и загрязняющие примеси в выхлопных газах.The design of the oil scraper piston device provides the minimum required thickness of the lubricating film on the cylinder wall, significantly increases the life of the engine oil with a minimum consumption of fumes, reducing harmful and polluting impurities in the exhaust gases.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013139799/06A RU2535514C1 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Oil wiper piston device for internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013139799/06A RU2535514C1 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Oil wiper piston device for internal-combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2535514C1 true RU2535514C1 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=53285985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013139799/06A RU2535514C1 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Oil wiper piston device for internal-combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2535514C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110081172A (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-02 | 天津大学 | Light weight wear-resisting bimetallic multipiece ring, internal combustion engine and encapsulating method |
CN110131414A (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-16 | 天津大学 | Bimetallic multipiece ring, piston assembly, internal combustion engine and reduction resistance method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
US4362135A (en) * | 1978-06-26 | 1982-12-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Piston ring of internal combustion engine |
US4722535A (en) * | 1985-01-16 | 1988-02-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Oil ring structure having reduced rigidity |
RU2447307C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Ice piston scraper ring |
RU2458239C1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice piston scraper |
-
2013
- 2013-08-27 RU RU2013139799/06A patent/RU2535514C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
US4362135A (en) * | 1978-06-26 | 1982-12-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Piston ring of internal combustion engine |
US4722535A (en) * | 1985-01-16 | 1988-02-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Oil ring structure having reduced rigidity |
RU2447307C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Ice piston scraper ring |
RU2458239C1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Ice piston scraper |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110081172A (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-02 | 天津大学 | Light weight wear-resisting bimetallic multipiece ring, internal combustion engine and encapsulating method |
CN110131414A (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-16 | 天津大学 | Bimetallic multipiece ring, piston assembly, internal combustion engine and reduction resistance method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2447307C1 (en) | Ice piston scraper ring | |
JP2010151013A (en) | Piston device for internal combustion engine | |
JP2013513769A (en) | Seal assembly for internal combustion engine | |
RU2535514C1 (en) | Oil wiper piston device for internal-combustion engine | |
RU2458239C1 (en) | Ice piston scraper | |
JP6642256B2 (en) | piston | |
JP2016527460A (en) | piston ring | |
RU2718653C2 (en) | Piston ring with reduced friction | |
RU2447306C1 (en) | Ice piston seal | |
JP2017089410A (en) | Internal combustion engine | |
KR20130063996A (en) | Piston and cylinder arrangement for a reciprocating piston combustion engine as well as method of removing a deposit from a piston | |
RU2516729C1 (en) | Radial-end contact seal of turbo-machine support | |
RU2561787C1 (en) | Ice oil piston device | |
JP2017089411A (en) | Internal combustion engine | |
KR101637705B1 (en) | Piston Assembly for Vehicle Engine | |
RU2535599C1 (en) | Ice piston seal oil scraper | |
RU2372506C2 (en) | Piston sealing for internal combustion engine | |
JP2009257478A (en) | Piston ring structure of internal combustion engine | |
RU2412367C1 (en) | Piston seal for internal combustion engine | |
RU2625419C1 (en) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine | |
JP6642509B2 (en) | Pressure ring | |
KR20200117283A (en) | Engine structure | |
RU2616687C1 (en) | Piston unit of the internal combustion engine (versions) | |
RU2619001C1 (en) | Oil-removing piston unit for internal-combustion engine | |
JP5932739B2 (en) | Internal combustion engine cylinder block |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160828 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181001 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190604 |