RU2625419C1 - Oil-removing piston unit for internal-combustion engine - Google Patents

Oil-removing piston unit for internal-combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2625419C1
RU2625419C1 RU2016129352A RU2016129352A RU2625419C1 RU 2625419 C1 RU2625419 C1 RU 2625419C1 RU 2016129352 A RU2016129352 A RU 2016129352A RU 2016129352 A RU2016129352 A RU 2016129352A RU 2625419 C1 RU2625419 C1 RU 2625419C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rings
oil
scraper
elasticity
piston
Prior art date
Application number
RU2016129352A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Матвеевич Дружинин
Виктор Михайлович Гуреев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2016129352A priority Critical patent/RU2625419C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2625419C1 publication Critical patent/RU2625419C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: oil-removal piston unit contains oil-removal rings (3), (4), (6), (7) the crimping ring (5) located in piston bore (8). The elasticity of the overlying oil-bearing rings is higher than the elasticity of the underlying oil-removal rings. The efficiency of the oil removal device is achieved by adjusting the radial pressure of the working surfaces of the rings on cylinder 1 wall by using rings with different heights H4>H3>H2>H1, or with different hardness, or both. Such a design solution allows to regulate the radial pressure of rings (3), (4), (6) and (7) on cylinder 1 wall, realizing the differentiated principle of oil removal from the wall surface of cylinder 1, using "roughing", "semi-finished" and "clean" oil-removal rings.
EFFECT: unit provides the calculated thickness of the oil film on the cylinder wall, the least mechanical friction losses and hydraulic resistance to piston movement, and the minimum possible oil consumption in the burn.
5 cl, 1 dwg

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 два раздельных скребковых элемента с расширителями различной конструкции (заявка №53-22204, Япония, 1978; заявка №59-20859, Япония, 1984; авторское свидетельство №1312217, СССР, 1985; патент RU №2499901, МПК F02F 5/00, опубл. 27.11 2013).Known oil scraper piston devices of internal combustion engines containing two separate scraper elements with expanders of various designs (application No. 53-22204, Japan, 1978; application No. 59-20859, Japan, 1984; copyright certificate No. 1312217, USSR, 1985; RU patent No. 2499901, IPC F02F 5/00, published on November 27, 2013).

Известно маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания, ближайшее по технической сущности и принятое за прототип (патент №2535599, МПК F02F 5/00, опубл. 20.12.2014), содержащее установленные в одной поршневой канавке маслосъемные кольца, а также расширительное кольцо, причем плоская цилиндрическая часть рабочей поверхности каждого нижележащего кольца больше плоской цилиндрической поверхности вышележащего кольца.Known oil scraper piston device of an internal combustion engine, the closest in technical essence and adopted as a prototype (patent No. 2535599, IPC F02F 5/00, publ. 12/20/2014), containing oil scraper rings installed in one piston groove, as well as an expansion ring, moreover flat the cylindrical part of the working surface of each underlying ring is larger than the flat cylindrical surface of the overlying ring.

Однако в известном устройстве при равных геометрических размерах и одинаковой упругости маслосъемных колец удельное давление на поверхность стенки цилиндра больше у вышележащих колец с меньшей площадью контактной поверхности со стенкой цилиндра по сравнению с нижележащими кольцами, то есть вышележащие кольца оставляли на стенке цилиндра меньший слой масла, соответственно повышая трение и износ этих поверхностей в процессе длительной эксплуатации. В итоге площади контактных поверхностей со стенкой цилиндра маслосъемных колец выравниваются между собой, пропадает технологический эффект «черновых», «получистовых» и «чистовых» маслосъемных колец, ухудшается эффективность маслосъемного поршневого устройства, большее количество масла остается на стенке цилиндра, попадающее в зону рабочих температур, что приводит к увеличению расхода масла на угар и ухудшению экологических показателей двигателя. Кроме того, использование осевых волнообразных расширителей мембранного типа достаточно сложно в процессе изготовления, сборки и эксплуатации.However, in the known device with equal geometrical dimensions and the same elasticity of the oil scraper rings, the specific pressure on the cylinder wall surface is greater for the overlying rings with a smaller contact surface area with the cylinder wall compared to the underlying rings, that is, the overlying rings left a smaller oil layer on the cylinder wall, respectively increasing friction and wear of these surfaces during long-term operation. As a result, the areas of contact surfaces with the cylinder wall of the oil scraper rings are aligned with each other, the technological effect of the “rough”, “semi-finished” and “clean” oil scraper rings disappears, the efficiency of the oil scraper device deteriorates, more oil remains on the cylinder wall, which falls into the working temperature zone , which leads to an increase in oil consumption for waste and environmental degradation of the engine. In addition, the use of axial wave-like extenders of the membrane type is quite difficult in the manufacturing process, assembly and operation.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности маслосъемного поршневого устройства, уменьшении расхода масла на угар, улучшении экономических и экологических характеристик двигателя.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the oil scraper piston device, reduce oil consumption for waste, and improve the economic and environmental characteristics of the engine.

Технический результат достигается тем, что в маслосъемном поршневом устройстве двигателя внутреннего сгорания, содержащем расположенные в поршневой канавке маслосъемные кольца прямоугольной формы, рабочая поверхность которых имеет скос в направлении движения поршня в верхнее положение, отличающемся тем, что упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец.The technical result is achieved in that in the oil scraper piston device of an internal combustion engine containing rectangular scraper rings located in the piston groove, the working surface of which has a bevel in the direction of piston movement to the upper position, characterized in that the elasticity of the overlying scraper rings is higher than the elasticity of the underlying scraper rings .

Упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец достигается за счет увеличения высоты вышележащих колец, относительно нижележащих, выполненных из одного и того же металла.The elasticity of the overlying oil scraper rings higher than the elasticity of the underlying oil scraper rings is achieved by increasing the height of the overlying oil scraper rings relative to the underlying ones made of the same metal.

Упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец достигается за счет увеличения твердости металла вышележащих колец относительно нижележащих, выполненных равными по высоте.The elasticity of the overlying scraper rings above the elasticity of the underlying scraper rings is achieved by increasing the hardness of the metal of the overlying rings relative to the underlying rings, made equal in height.

Упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец достигается за счет увеличения высоты и твердости вышележащих колец относительно нижележащих.The elasticity of the overlying scraper rings above the elasticity of the underlying scraper rings is achieved by increasing the height and hardness of the overlying rings relative to the underlying ones.

Между поверхностью внутреннего диаметра второго сверху маслосъемного кольца и поверхностью дна поршневой расточки расположено обжимное кольцо, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру маслосъемного кольца, внутренний диаметр обжимного кольца равен диаметру дна поршневой расточки, при этом высота обжимного кольца равна высоте второго сверху маслосъемного кольца.Between the surface of the inner diameter of the second on the oil scraper ring and the bottom surface of the piston bore is a crimp ring, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the oil scraper ring, the inner diameter of the crimp ring is equal to the diameter of the bottom of the piston bore, while the height of the crimp ring is the height of the second on top of the oil scraper ring.

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, маслосъемные кольца 3, 4, 6, 7 и обжимное кольцо 5, расположенные в поршневой расточке 8. В плоскости сечения маслосъемные кольца 4 и 7 показаны разрезами замков.The internal combustion engine comprises a cylinder 1, a piston 2, oil scraper rings 3, 4, 6, 7 and a compression ring 5 located in the piston bore 8. In the plane of the cross section, the oil scraper rings 4 and 7 are shown by sections of locks.

Маслосъемное поршневое устройство работает следующим образом.Oil scraper piston device operates as follows.

При движении поршня 2 в нижнее положение маслосъемные кольца 3, 4, 6 и 7 под действием сил трения о стенку цилиндра 1 смещаются к верхней полке поршневой расточки, открывая зазор между нижним торцом маслосъемного кольца 7 и нижней полкой поршневой расточки 8, через который масло прорывается в придонную полость поршневой расточки 8, на пути которого установлено обжимное кольцо 5.When the piston 2 moves to the lower position, the oil scraper rings 3, 4, 6, and 7 under the action of friction against the cylinder wall 1 are shifted to the upper flange of the piston bore, opening the gap between the lower end of the oil scraper ring 7 and the lower flange of the piston bore 8, through which the oil breaks in the bottom cavity of the piston bore 8, in the path of which a crimp ring 5 is installed.

При движении поршня 2 в верхнее положение под действием сил трения маслосъемных колец 3, 4, 6 и 7 о стенку цилиндра 1 весь пакет колец смещается к нижней полке поршневой расточки 8, открывая зазор между верхним торцом верхнего маслосъемного кольца 3 и верхней полкой поршневой расточки 8. Обжимное кольцо 5 устраняет прорыв масла из придонной полости поршневой расточки 8 в открывшийся зазор и далее через зазор между поршнем 2 и цилиндром 1 в камеру сгорания.When the piston 2 moves to the upper position under the action of the friction forces of the oil scraper rings 3, 4, 6, and 7 about the cylinder wall 1, the entire pack of rings shifts to the lower flange of the piston bore 8, opening the gap between the upper end of the upper oil scraper ring 3 and the upper flange of the piston bore 8 The crimping ring 5 eliminates the breakthrough of oil from the bottom cavity of the piston bore 8 into the opened gap and then through the gap between the piston 2 and the cylinder 1 into the combustion chamber.

При движении поршня 2 в нижнее положение первым вступает в работу нижнее маслосъемное кольцо 7, выполненное из материала с наименьшими упругими качествами и имеющее соответственно наименьшее радиальное давление на стенку цилиндра 1, выполняющее функцию «чернового» маслосъемного кольца с наименьшими механическими потерями и наименьшим гидравлическим сопротивлением масла продвижению поршня 2. Затем вступает в работу вышележащее маслосъемное кольцо 6 с увеличенной высотой или повышенной твердостью, или и то и другое вместе, суммарно влияющие на повышение упругих качеств и соответственно на увеличение радиального давления на стенку цилиндра 1, выполняющее функцию «получистового» маслосъемного кольца, оставляющего на стенке цилиндра 1 меньшую, но еще недопустимую толщину пленки масла. Окончательную, минимально возможную толщину маслосъемной пленки масла на стенке цилиндра 1 оставляет верхнее «чистовое» маслосъемное кольцо 3, имеющее максимальные упругие качества, образованные за счет высоты кольца или его твердости, или за счет высоты кольца и его твердости одновременно.When the piston 2 moves to the lower position, the first oil scraper ring 7 comes into operation, made of the material with the lowest elastic qualities and correspondingly has the smallest radial pressure on the cylinder wall 1, which performs the function of a “rough” scraper ring with the least mechanical losses and the least hydraulic resistance of the oil the advancement of the piston 2. Then, the overlying oil scraper ring 6 with increased height or increased hardness enters into operation, or both together, affecting which increase the elastic properties and, accordingly, increase the radial pressure on the cylinder wall 1, which performs the function of a “semi-finished” oil scraper ring, leaving a smaller but still unacceptable oil film thickness on the cylinder wall 1. The final, minimum possible thickness of the oil scraper film of oil on the wall of the cylinder 1 is left by the upper “clean” scraper ring 3, which has maximum elastic qualities formed due to the height of the ring or its hardness, or due to the height of the ring and its hardness at the same time.

Для автомобильных двигателей с малыми диаметрами цилиндров маслосъемные кольца выполняются стальными с различной высотой колец, или с различной твердостью металла HRc, достигаемой различными режимами термической обработки, или с различной высотой и различной твердостью одновременно.For automobile engines with small cylinder diameters, the oil scraper rings are made of steel with different ring heights, or with different HRc metal hardness achieved by different heat treatment modes, or with different heights and different hardness at the same time.

Для крупногабаритных двигателей, судовых дизелей с большими диаметрами цилиндров маслосъемные кольца выполняются из специального чугуна с различной высотой колец и определенной твердостью НВ.For large engines, marine diesel engines with large cylinder diameters, the oil scraper rings are made of special cast iron with various ring heights and a certain HB hardness.

Такая последовательность и закономерность формы и содержания маслосъемных колец соблюдаются столько раз, сколько потребуется для достижения самым верхним маслосъемным кольцом, имеющим наибольшие упругие свойства и наибольшую высоту, соответственно наибольшее радиальное давление рабочей поверхности кольца на стенку цилиндра, оставляющее на стенке цилиндра минимально возможную толщину микропленки масла, обеспечивающее минимальные механические потери на трение и минимальный расход масла на угар, минимальное количество вредных и загрязняющих примесей в выхлопных газах.This sequence and regularity of the shape and content of the oil scraper rings are observed as many times as needed to achieve the highest oil scraper ring having the highest elastic properties and the highest height, respectively, the greatest radial pressure of the working surface of the ring on the cylinder wall, leaving the smallest possible oil microfilm thickness on the cylinder wall providing minimum mechanical friction losses and minimum oil consumption for waste, the minimum amount of harmful and zag fumes in the exhaust.

Claims (5)

1. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания, содержащее расположенные в поршневой канавке маслосъемные кольца прямоугольной формы, рабочая поверхность которых имеет скос в направлении движения поршня в верхнее положение, отличающееся тем, что упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец.1. Oil scraper piston device of an internal combustion engine containing squeegee rings of rectangular shape located in the piston groove, the working surface of which has a bevel in the direction of movement of the piston in the upper position, characterized in that the elasticity of the overlying scraper rings is higher than the elasticity of the underlying scraper rings. 2. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающееся тем, что упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец достигается за счет увеличения высоты вышележащих колец относительно нижележащих, выполненных из одного и того же металла.2. Oil scraper piston device of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the elasticity of the overlying scraper rings is higher than the elasticity of the underlying scraper rings by increasing the height of the overlying rings relative to the underlying rings made of the same metal. 3. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающееся тем, что упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец достигается за счет увеличения твердости металла вышележащих колец относительно нижележащих, выполненных равными по высоте.3. Oil scraper piston device of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the elasticity of the overlying scraper rings is higher than the resilience of the underlying scraper rings by increasing the hardness of the metal of the overlying rings relative to the underlying rings, made equal in height. 4. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания по п. 1, отличающееся тем, что упругость вышележащих маслосъемных колец выше упругости нижележащих маслосъемных колец достигается за счет увеличения высоты и твердости вышележащих колец относительно нижележащих.4. Oil scraper piston device of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the elasticity of the overlying scraper rings is higher than the elasticity of the underlying scraper rings by increasing the height and hardness of the overlying rings relative to the underlying ones. 5. Маслосъемное поршневое устройство двигателя внутреннего сгорания по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что между поверхностью внутреннего диаметра второго сверху маслосъемного кольца и поверхностью дна поршневой расточки расположено обжимное кольцо, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру маслосъемного кольца, внутренний диаметр обжимного кольца равен диаметру дна поршневой расточки, при этом высота обжимного кольца равна высоте второго сверху маслосъемного кольца.5. Oil scraper piston device of an internal combustion engine according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that between the surface of the second diameter from the top of the oil scraper ring and the bottom surface of the piston bore is a crimp ring, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the oil scraper ring, the inner diameter of the crimp ring is equal to the diameter of the bottom of the piston bore, while the height of the crimp ring is the height of the second on top of the oil scraper ring.
RU2016129352A 2016-07-18 2016-07-18 Oil-removing piston unit for internal-combustion engine RU2625419C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129352A RU2625419C1 (en) 2016-07-18 2016-07-18 Oil-removing piston unit for internal-combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129352A RU2625419C1 (en) 2016-07-18 2016-07-18 Oil-removing piston unit for internal-combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2625419C1 true RU2625419C1 (en) 2017-07-13

Family

ID=59495280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016129352A RU2625419C1 (en) 2016-07-18 2016-07-18 Oil-removing piston unit for internal-combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2625419C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4362135A (en) * 1978-06-26 1982-12-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Piston ring of internal combustion engine
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
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
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4362135A (en) * 1978-06-26 1982-12-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Piston ring of internal combustion engine
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
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
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070272078A1 (en) Piston Device for Internal Combustion Engine
JP2017110804A (en) Cylinder liner for internal combustion engine
JP6490775B2 (en) Piston rings for internal combustion engines
KR20090035413A (en) Piston ring of reciprocating engine
RU2447307C1 (en) Ice piston scraper ring
AU2015325137A1 (en) Cylinder liner assembly having air gap insulation
US20180266359A1 (en) Piston scraping ring with power groove
JP6240098B2 (en) Piston rings for internal combustion engines
US10125869B2 (en) Piston ring for an internal combustion engine
RU2625419C1 (en) Oil-removing piston unit for internal-combustion engine
RU2499901C1 (en) Ice oil-scraper ring
RU2719250C2 (en) Piston ring
JP7045383B2 (en) piston ring
RU2372506C2 (en) Piston sealing for internal combustion engine
RU2535599C1 (en) Ice piston seal oil scraper
US20200191269A1 (en) Piston ring, piston assembly including piston ring, and methods of manufacturing
JP6579027B2 (en) Cylinder bore wall of internal combustion engine
RU2707798C2 (en) Piston ring
RU2651694C1 (en) Internal combustion engine sleeve assembly
CN107636276A (en) Four-stroke ic engine and the piston for the engine
RU2619001C1 (en) Oil-removing piston unit for internal-combustion engine
RU2613478C1 (en) Piston units of internal combustion engine (versions)
JP2011052607A (en) Piston of internal combustion engine
WO2017184480A1 (en) Teeter-totter oil ring (ttor)
EP3339692B1 (en) Piston

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190719