RU2754573C1 - Connecting rod-piston group of internal combustion engine - Google Patents

Connecting rod-piston group of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2754573C1
RU2754573C1 RU2020143737A RU2020143737A RU2754573C1 RU 2754573 C1 RU2754573 C1 RU 2754573C1 RU 2020143737 A RU2020143737 A RU 2020143737A RU 2020143737 A RU2020143737 A RU 2020143737A RU 2754573 C1 RU2754573 C1 RU 2754573C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
connecting rod
piston
shutter
oil supply
supply hole
Prior art date
Application number
RU2020143737A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Путинцев
Софья Сергеевна Стрельникова
Артем Геннадьевич Агеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
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 "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2020143737A priority Critical patent/RU2754573C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2754573C1 publication Critical patent/RU2754573C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. The connecting rod-piston group of an internal combustion engine includes a connecting rod (2), a crank and piston rod heads, a piston (1) with a bottom and a piston skirt, the length of which along the central axis of the piston is limited in the direction of the connecting rod crank head (8) by an edge. The oil supply hole (7) in the swinging plane of the connecting rod provides oil inlet from the inner surface of the connecting rod crank head (8) and oil out of the side surface of the connecting rod (2). The shutter (3) valve changes the position of the shutter (3) relative to the oil supply hole (7) at the outlet of the oil jet from the connecting rod (2). The shutter (3) of the valve is made in the form of a thin-walled rectangular plate made of massive material. The shutter (3) of the valve under the action of the forces of inertia and gravity applied to it, reciprocates relative to the lateral surface of the connecting rod (2) along and within, respectively, two guides (4) and two stops (5) and (6), located along the edges of the guides at a certain distance from each other. The angular and linear coordinates of the location of the oil supply hole (7) at the outlet of the connecting rod (2) relative to the central axis of the connecting rod (2) and the axis of any of its heads are respectively selected so that the linear component of the trajectory of the oil jet outflowing from the oil supply hole (7) , considered as a continuation of the axis of the oil supply hole (7) at the exit from the side surface of the connecting rod (2) in a situation where the central axes of the connecting rod (2) and the piston (1) coincide, passes under the edge of the piston (1) skirt and is directed towards it loaded side. The ratios between the mass, length and width of the shutter (3), the diameter of the oil supply hole (7) at the outlet of the connecting rod (20) and the distance between the stops (5) and (6) are coordinated with each other in such a way that at all possible positions of the shutter ( 3) relative to the guides (4), except for the position of the shutter (3) with an emphasis on the stop (5) located closer to the axis of the connecting rod piston head, the shutter (3) closes the oil supply hole (7) at the outlet of the connecting rod (2).
EFFECT: invention increases reliability of the engine by improving the conditions for lubricating and cooling the piston.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в четырехтактных, преимущественно быстроходных двигателях внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to engine building and can be used in four-stroke, mainly high-speed internal combustion engines (ICE).

Известны шатунно-поршневые группы (ШПГ) автомобильных ДВС, состоящие из шатуна в сборе с поршнем, причем по центральной оси стержня шатуна выполнено масло-подающее отверстие, соединяющее кривошипную головку шатуна с его поршневой головкой, в которой установлена втулка, имеющая центральную кольцевую канавку с отверстием, проходящим сквозь стенку поршневой головки, ось которого является продолжением оси маслоподающего отверстия в стержне шатуна, предназначенным, в основном, для смазывания сопряжения «втулка поршневой головки шатуна-поршневой палец» и, частично, охлаждения струей масла внутренней поверхности днища поршня в моменты совпадения маслоподающего отверстия в кривошипной головке шатуна с маслоподводящим отверстием в шатунной шейке коленчатого вала [1] - стр. 44, рис. 2.76.Known connecting rod-piston groups (SHPG) of automobile internal combustion engines, consisting of a connecting rod assembly with a piston, and along the central axis of the connecting rod rod is made an oil-supply hole connecting the crank head of the connecting rod with its piston head, in which a bushing is installed, which has a central annular groove with a hole passing through the wall of the piston head, the axis of which is a continuation of the axis of the oil supply hole in the connecting rod rod, intended mainly for lubricating the interface "piston head bushing-piston pin" and, partially, for cooling the inner surface of the piston crown with an oil jet at the moments of coincidence oil supply hole in the crank head of the connecting rod with the oil supply hole in the crankshaft connecting rod journal [1] - page 44, fig. 2.76.

Недостаток данного технического решения состоит в низкой интенсивности охлаждения днища поршня и отсутствии струйного маслоснабжения сопряжения "юбка поршень-цилиндр", необходимого для снижения трения и изнашивания этих деталей.The disadvantage of this technical solution consists in the low intensity of cooling of the piston crown and the absence of jet oil supply of the "piston-cylinder skirt" interface, which is necessary to reduce friction and wear of these parts.

Известны также ШПГ четырехтактных автомобильных ДВС, имеющие шатун в сборе с поршнем, содержащим днище и юбку, и маслоподающее отверстие в зоне перехода стержня шатуна в его кривошипную головку, через которое за счет применения шатунных вкладышей с масляной канавкой происходит достаточно длительное, зависящее от протяженности масляной канавки, истечение струи моторного масла в зону внутренней поверхности юбки поршня для осуществления как смазывания сопряжений "юбка поршня-цилиндр", "бобышка поршня-поршневой палец", так и охлаждения днища поршня [2], стр. 23.ShPGs of four-stroke automobile internal combustion engines are also known, having a connecting rod assembly with a piston containing a bottom and a skirt, and an oil supply hole in the transition zone of the connecting rod to its crank head, through which, due to the use of connecting rod bushings with an oil groove, a rather long grooves, the outflow of a jet of engine oil into the area of the inner surface of the piston skirt for both lubrication of the "piston skirt-cylinder", "piston-piston pin boss" interfaces, and piston crown cooling [2], page 23.

Недостатком этого технического решения является отсутствие преимущественного маслоснабжения так называемой нагруженной (левой при взгляде на кривошипно-шатунный механизм (КШМ) со стороны носка вращающегося по часовой стрелке коленчатого вала ДВС) стороны поршня, а также существенный расход моторного масла через длительно либо постоянно открытое маслоподающее отверстие в кривошипной головке шатуна, что требует повышенной производительности масляного насоса.The disadvantage of this technical solution is the absence of a preferential oil supply to the so-called loaded (left when looking at the crank mechanism (KShM) from the side of the toe of the clockwise rotating ICE crankshaft) side of the piston, as well as a significant consumption of engine oil through a long or permanently open oil supply hole in the crank head of the connecting rod, which requires an increased capacity of the oil pump.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является шатун ДВС с устройством для охлаждения поршня [3]. Поскольку отличительные признаки шатуна согласно [3] связаны исключительно с обслуживанием размещенного на шатуне поршня, содержащего днище и юбку, данное изобретение с полным основанием может быть отнесено к ШПГ и поэтому использовано в качестве прототипа заявляемого устройства.The closest to the claimed technical solution is an internal combustion engine connecting rod with a device for cooling the piston [3]. Since the distinctive features of the connecting rod according to [3] are associated exclusively with the maintenance of the piston placed on the connecting rod, containing the bottom and the skirt, this invention can rightfully be attributed to the ShPG and therefore used as a prototype of the inventive device.

Отличительным признаком прототипа является маслоподающее отверстие, размещенное в плоскости качания шатуна в зоне перехода стержня шатуна в его кривошипную головку, причем последовательностью и продолжительностью дозирования струи моторного масла, вытекающей под давлением из маслоподающего отверстия, управляет лепестковый клапан, исполнительный орган которого - шторка - выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы (ЭПФ). Это позволяет за счет деформации, вызываемой мар-тенситным превращением в материале шторки, регулировать в зависимости от теплового состояния шатуна длительность процесса струйной маслоподачи во внутреннюю полость юбки и на днище поршня, сокращая тем самым время прогрева ДВС.A distinctive feature of the prototype is the oil supply hole, located in the connecting rod swinging plane in the transition zone of the connecting rod to its crank head, and the sequence and duration of dosing of the jet of engine oil flowing under pressure from the oil supply hole is controlled by a petal valve, the executive body of which - a shutter - is made of material with shape memory effect (SME). This allows, due to the deformation caused by martensitic transformation in the curtain material, to regulate, depending on the thermal state of the connecting rod, the duration of the jet oil supply process to the inner cavity of the skirt and on the piston crown, thereby reducing the warm-up time of the internal combustion engine.

Недостатком устройства-прототипа является известная фазовая нестабильность и сложность согласования температурных границ прямого и обратного мартенситных превращений материала с ЭПФ в условиях достаточно узкого диапазона рабочих температур шатуна ДВС в зоне расположения лепесткового клапана. К недостатку можно отнести также и отсутствие струйной подачи масла из шатуна на детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) в пусковой и начальный периоды работы ДВС, когда смазываемые деталиэтой группы недостаточно прогреты, поэтому их трущиеся поверхности могут испытывать дефицит смазочного материала из-за недостаточной текучести масла повышенной вязкости по каналам системы смазки. И, наоборот, непрерывная и длительная по времени (между окончанием прогрева и началом остывания двигателя) подача масла в зону горячей внутренней полости поршня повышает объемную температуру смазочного материала как хладагента, снижая интенсивность охлаждения поршня и давление масла, создаваемое масляным насосом. Отсутствие согласованной с направлением движения и уровнем нагружения поршня ориентации струи масла повышает риск появления масляного голодания, сопровождающегося повышенными трением и износом в сопряжении «юбка поршня-цилиндр».The disadvantage of the prototype device is the well-known phase instability and the difficulty of matching the temperature boundaries of the direct and reverse martensitic transformations of the material with the SME under conditions of a rather narrow operating temperature range of the ICE connecting rod in the area of the petal valve. The disadvantage can also be attributed to the lack of jet oil supply from the connecting rod to the parts of the cylinder-piston group (CPG) in the starting and initial periods of the internal combustion engine operation, when the lubricated parts of this group are not sufficiently heated, therefore their rubbing surfaces may experience a lack of lubricant due to insufficient fluidity high viscosity oils through the channels of the lubrication system. Conversely, continuous and long-term (between the end of warming up and the beginning of engine cooling) supply of oil to the hot inner cavity of the piston increases the bulk temperature of the lubricant as a coolant, reducing the intensity of piston cooling and the oil pressure generated by the oil pump. The lack of an orientation of the oil jet that is coordinated with the direction of movement and the level of piston loading increases the risk of oil starvation, accompanied by increased friction and wear in the piston-cylinder interface.

Указанные выше недостатки в совокупности и при неблагоприятных условиях эксплуатации способны снизить надежность работы ДВС.The above disadvantages, taken together and under unfavorable operating conditions, can reduce the reliability of the internal combustion engine.

Задача изобретения состоит в повышении надежности работы ДВС за счет улучшения условий смазки и охлаждения поршня.The objective of the invention is to improve the reliability of the internal combustion engine by improving the conditions for lubrication and cooling of the piston.

Поставленная задача решается установкой на стержень шатуна, входящего в состав ШПГ, инерционного клапана, шторка которого управляет закрытием и открытием маслоподающего отверстия на выходе из стержня шатуна в зависимости от положения КШМ и скоростного режима двигателя, а расположение маслоподающего отверстия в стержне шатуна согласовано с направлением движения, длиной и ориентацией нагруженной стороны юбки расположенного на поршневой головке шатуна поршня.The task is solved by installing an inertial valve on the connecting rod, which is part of the ShPG, the shutter of which controls the closing and opening of the oil supply hole at the exit from the connecting rod rod, depending on the position of the KShM and the engine speed, and the location of the oil supply hole in the connecting rod rod is coordinated with the direction of movement , the length and orientation of the loaded side of the skirt of the piston located on the piston head of the connecting rod.

Новым в предлагаемом техническом решении является размещение на шатуне инерционного клапана, использующего в своей работе ускорение, возникающее вследствие неравномерности изменения скорости возвратно-поступательно движущихся деталей ШПГ, к которым, кроме поршня, относится, как известно, поршневая головка шатуна и сопряженная с ней часть стержня шатуна, составляющая не менее 1/3 длины шатуна, считая от оси его поршневой головки. Ускорение обладающих массой возвратно-поступательно движущихся деталей ШПГ приводит к возникновению приложенных к этим деталям сил инерции, характер изменения которых в точности совпадает с таковым для ускорения. При этом максимальное значение указанная сила инерции в условиях работы ДВС с традиционным КШМ достигает в моменты, когда мгновенная скорость поршня и присоединенной к нему части шатуна становится равной нулю. В этих двух так называемых мертвых точках КШМ центральная ось стержня шатуна и ось кривошипа коленчатого вала ДВС совпадают, а поршень занимает либо наиболее удаленное от (верхняя мертвая точка - ВМТ), либо, наоборот, максимально близкое к (нижняя мертвая точка - НМТ) оси коленчатого вала положение. Одно из таких положений, а именно положение поршня или, что в рассматриваемом случае одно и то же, КШМ в ВМТ, и возникающая в этом положении максимальная сила инерции, приложенная к возвратно-поступательно движущейся части шатуна, используются в предлагаемом техническом решении для открытия шторки инерционного клапана и, соответственно, подачи струи моторного масла в зоны поршня, в наибольшей степени требующие смазывания и охлаждения.New in the proposed technical solution is the placement of an inertial valve on the connecting rod, which uses acceleration in its work, arising from the uneven change in the speed of the reciprocating moving parts of the ShPG, which, in addition to the piston, include, as you know, the piston head of the connecting rod and the part of the rod mating with it connecting rod, not less than 1/3 of the length of the connecting rod, counting from the axis of its piston head. The acceleration of the reciprocating moving parts of the ShPG with a mass leads to the emergence of inertial forces applied to these parts, the nature of the change of which exactly coincides with that for acceleration. In this case, the maximum value of the specified inertial force under the conditions of operation of an internal combustion engine with a traditional KShM reaches at the moments when the instantaneous speed of the piston and the part of the connecting rod attached to it becomes equal to zero. In these two so-called blind spots of the KShM, the central axis of the connecting rod and the crank axis of the crankshaft of the internal combustion engine coincide, and the piston occupies either the most distant from (top dead center - TDC), or, conversely, as close as possible to (bottom dead center - BDC) axis crankshaft position. One of these positions, namely the position of the piston or, which is the same in the case under consideration, the KShM at TDC, and the maximum inertia force arising in this position, applied to the reciprocating moving part of the connecting rod, are used in the proposed technical solution to open the shutter the inertia valve and, accordingly, the supply of a jet of engine oil to the piston zones that most require lubrication and cooling.

Оригинальность устройства состоит также в согласовании расположения маслоподающего отверстия на шатуне с направлением движения, длиной и признаком нагруженной стороны юбки поршня в плоскости качания шатуна.The originality of the device also consists in coordinating the location of the oil supply hole on the connecting rod with the direction of movement, length and sign of the loaded side of the piston skirt in the connecting rod swinging plane.

Анализ известных устройств для смазки и/или охлаждения деталей ЦПГ ДВС показывает, что в известных технических решениях отсутствуют управляемые силой инерции клапаны, размещенные на стержне шатуна, расположение маслоподающих отверстий которых согласовано с направлением движения, длиной и ориентацией на нагруженную сторону юбки поршня, в наибольшей степени подверженную трению, изнашиванию и риску задира. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что заявляемое техническое решение обладает достаточным изобретательским уровнем.Analysis of the known devices for lubricating and / or cooling parts of the internal combustion engine's CPG shows that in the known technical solutions there are no valves controlled by the inertia force located on the connecting rod rod, the arrangement of the oil supply holes of which is coordinated with the direction of movement, length and orientation to the loaded side of the piston skirt, in the greatest to a degree subject to friction, wear and the risk of scuffing. This circumstance indicates that the claimed technical solution has a sufficient inventive step.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой показан общий вид и поперечный разрез одного из возможных вариантов конструкционного исполнения предлагаемой ШПГ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows a general view and a cross-section of one of the possible options for the design of the proposed ShPG.

На обращенной к сопряженным нагруженным сторонам цилиндра (на фиг. 1 не показан) и поршня 1, т.е. левой при взгляде со стороны носка вращающегося в направлении движения часовой стрелки коленчатого вала ДВС (на фиг. 1 не показаны) боковой поверхности стержня шатуна 2 располагается устройство для смазывания-охлаждения поршня 1, представляющее собой инерционный клапан, состоящий из шторки 3, направляющих 4и ограничителей: верхнего 5 и нижнего 6, выполняющих в рассматриваемом варианте конструкции дополнительно функцию крепежных элементов для направляющих 4. Шторка 3, выполненная из массивного материала в форме тонкостенной прямоугольной пластины, под действием приложенной к ней равнодействующей сил инерции и тяжести (силы трения шторки 3 в направляющих 4 ввиду пренебрежительной малости действующей по нормали к плоскости шторки 3 сил инерции, вызванных угловым ускорением при качании стержня шатуна 2, не рассматриваются как не оказывающие влияние на характер перемещения шторки 3 относительно направляющих 4) совершает возвратно-поступательное движение в направлении центральной оси стержня шатуна 2 в пределах расстояния между ограничителями 5 и 6.On facing the mating loaded sides of the cylinder (not shown in Fig. 1) and the piston 1, i. E. left, when viewed from the side of the toe of the crankshaft rotating in the clockwise direction of the internal combustion engine (not shown in Fig. 1) of the side surface of the connecting rod rod 2, there is a device for lubricating-cooling the piston 1, which is an inertial valve consisting of a curtain 3, guides 4 and stops : upper 5 and lower 6, performing in the considered design option additionally the function of fasteners for guides 4. Curtain 3, made of massive material in the form of a thin-walled rectangular plate, under the action of the resultant forces of inertia and gravity applied to it (friction forces of curtain 3 in the guides 4 due to the negligible smallness of the inertial forces acting normal to the plane of the shutter 3, caused by the angular acceleration when swinging the rod of the connecting rod 2, are not considered as not affecting the nature of the movement of the shutter 3 relative to the guides 4) reciprocates in the direction of the central axis of the rod connecting rod 2 within the distance between stops 5 and 6.

В плоскости качания стержня шатуна 2 имеется маслоподающее отверстие 7, вход которого располагается на внутренней поверхности кривошипной головки шатуна8, а выход - на боковой поверхности стержня шатуна 2, в пределах расстояния между ограничителями 5 и 6.In the swinging plane of the connecting rod rod 2, there is an oil supply hole 7, the inlet of which is located on the inner surface of the connecting rod crank head 8, and the outlet is on the lateral surface of the connecting rod rod 2, within the distance between the stops 5 and 6.

Устройство работает следующим образом. На любом скоростном режиме работы ДВС под воздействием силы инерции, обусловленной массой и ускорением шторки 3, последняя совершает возвратно-поступательное перемещение относительно направляющих 4 в пределах расстояния, заключенного между ограничителями 5 и 6.The device works as follows. At any high-speed operating mode of the internal combustion engine, under the influence of the inertia force due to the mass and acceleration of the shutter 3, the latter reciprocates relative to the guides 4 within the distance enclosed between the limiters 5 and 6.

В крайнее верхнее положение шторка 3 приходит (и остается в этом состоянии) при выполнении условия |-Pj|>G, где Pj и G - соответственно сила инерции и сила тяжести (вес) шторки 3, что, согласно известным положениям динамики ДВС, имеет место в окрестности ВМТ КШМ, составляющей обычно от 60 до 90 градусов угла поворота коленчатого вала (ПКВ), и обусловлено значением и соответствующим знаком силы инерции, приложенной к шторке 3 в указанный выше момент времени рабочего цикла ДВС (фиг. 2).The shutter 3 comes to the extreme upper position (and remains in this state) when the condition | -P j |> G is fulfilled, where P j and G are respectively the inertial force and the gravity force (weight) of the shutter 3, which, according to the known positions of the internal combustion engine dynamics , takes place in the vicinity of the TDC of the KShM, which is usually from 60 to 90 degrees of the crankshaft rotation angle (PCV), and is caused by the value and the corresponding sign of the inertia force applied to the shutter 3 at the above-mentioned time of the internal combustion engine operating cycle (Fig. 2).

Приходя, согласно фиг. 3, в окрестностях ВМТ под действием превалирующей над силой тяжести G силы инерции Pj в состояние упора на ограничитель 5, шторка 3 открывает маслоподающее отверстие 7 на его выходе из стержня шатуна 2, через которое находящееся под давлением в маслоподающем отверстии 7 моторное масло выбрасывается в виде струи на внутреннюю стенку цилиндра (на фиг. 3 не показан) под кромку юбки 9 поршня 1 и, частично, под действием приложенной к струе масла силы инерции - на внутреннюю поверхность юбки 9 и днища 10 поршня 1.Coming from FIG. 3, in the vicinity of TDC under the action of the force of inertia Pj prevailing over the force of gravity G in the state of abutment on the stop 5, the shutter 3 opens the oil supply hole 7 at its exit from the rod of the connecting rod 2, through which the engine oil under pressure in the oil supply hole 7 is ejected in the form jet on the inner wall of the cylinder (not shown in Fig. 3) under the edge of the skirt 9 of the piston 1 and, partially, under the action of the inertial force applied to the oil jet, on the inner surface of the skirt 9 and the crown 10 of the piston 1.

Соотношения в направлении центральной оси стержня шатуна 2 размеров шторки 3, координат и диаметра расположенного на боковой поверхности стержня шатуна 2 маслоподающего отверстия 7, а также расстояния между ограничителями 5 и 6 согласованы между собой таким образом, что при всех положениях шторки 3, кроме ее положения с упором на ограничитель 5, т.е. положения КШМ в ВМТ, шторка 3 перекрывает маслоподающее отверстие 7 на выходе его из стержня шатуна 2, не допуская истечения струи моторного масла.The ratios in the direction of the central axis of the connecting rod rod 2 of the dimensions of the shutter 3, the coordinates and diameter of the oil supply hole 7 located on the lateral surface of the connecting rod rod 2, as well as the distances between the stops 5 and 6 are coordinated with each other in such a way that at all positions of the shutter 3, except for its position with an emphasis on the stop 5, i.e. the position of the KShM at TDC, the shutter 3 closes the oil supply hole 7 at its exit from the rod of the connecting rod 2, preventing the outflow of the engine oil jet.

Протяженность времени нахождения шторки 3 в крайнем верхнем положении в состоянии упора на ограничитель5, когда струя моторного масла истекает от маслоподающего отверстия 7, зависит от массы шторки 3 скоростного режима работы ДВС, что позволяет осуществлять автоматическое и рациональное согласование предлагаемым устройством продолжительности периода струйной маслоподачи из стержня шатуна 2 на детали ЦПГ с частотой вращения коленчатого вала и, таким образом, уровнем форсирования ДВС по скоростному режиму. Выброс струи моторного масла на указанные выше поверхности деталей ЦПГ в момент нахождения КШМ в окрестности ВМТ обеспечивает: во-первых, масло-снабжение наиболее нагруженных действием максимальной боковой силы поршня (на такте «Рабочий ход» четырехтактных ДВС) сопряженных сторон юбки 9 поршня 1 и стенки цилиндра; во-вторых, адресную подачу смазочного материала в наиболее нуждающуюся в смазке зону, а именно: под кромку юбки 9 поршня 1 перед началом движения последнего от ВМТ к НМТ; в-третьих, подачу порции масла как хладагента за короткое время и по короткому пути от места выхода на стержне шатуна 2 маслоподающего отверстия 7 до внутренней поверхности юбки 9 и днища 10 поршня 1 за счет инерционного отклонения струи масла в момент остановки поршня в ВМТ.The length of time that the shutter 3 is in the uppermost position in the state of abutment on the limiter 5, when the jet of engine oil flows from the oil supply hole 7, depends on the mass of the shutter 3 of the speed mode of operation of the internal combustion engine, which allows automatic and rational coordination of the proposed device for the duration of the period of jet oil supply from the rod connecting rod 2 on the parts of the CPG with the crankshaft speed and, thus, the level of forcing of the internal combustion engine in terms of speed. The release of a jet of engine oil onto the above-mentioned surfaces of the CPG parts at the moment the KShM is in the vicinity of the TDC provides: firstly, the oil supply of the most loaded by the action of the maximum lateral force of the piston (at the stroke "Working stroke" of the four-stroke internal combustion engine) of the mating sides of the skirt 9 of the piston 1 and cylinder walls; secondly, the targeted supply of lubricant to the area in greatest need of lubrication, namely: under the edge of the skirt 9 of the piston 1 before the start of the movement of the latter from TDC to BDC; thirdly, the supply of a portion of oil as a coolant in a short time and along a short path from the exit point on the connecting rod 2 of the oil supply hole 7 to the inner surface of the skirt 9 and the bottom 10 of the piston 1 due to the inertial deflection of the oil stream at the moment the piston stops at TDC.

Рациональное по месту омывания и цикличное дозирование (по расчетным оценкам от 25 до 40% полного времени рабочего цикла) для номинального скоростного режима работы ДВС струйной подачи масла на нагретые поверхности поршня, обеспечиваемое предлагаемым техническим решением, способствует поддержанию уровня температуры, давления и вязкости смазочного материала, необходимых для сохранения рациональных значений гидродинамической несущей способности и теплового состояния смазываемых сопряжений ДВС.Rational at the place of washing and cyclic dosing (according to estimates from 25 to 40% of the total operating cycle time) for the nominal high-speed mode of operation of the internal combustion engine, jet oil supply to the heated surfaces of the piston, provided by the proposed technical solution, helps to maintain the temperature, pressure and viscosity of the lubricant required to maintain rational values of the hydrodynamic bearing capacity and thermal state of the lubricated interfacing of the internal combustion engine.

Совокупность указанных выше особенностей процесса смазывания и охлаждения поршня с помощью предлагаемого устройства приводит к улучшению условий как смазки сопряжения «юбка поршня-цилиндр», так и охлаждения поршня на наиболее нагруженном в динамическом и температурном отношениях периоде рабочего цикла четырехтактных ДВС - такте «Рабочий ход», что снижает интенсивность трения, изнашивания и риск возникновения задира деталей ЦПГ, т.е. повышает надежность работы ДВС.The combination of the above features of the piston lubrication and cooling process using the proposed device leads to an improvement in the conditions for both lubrication of the "piston skirt-cylinder" interface and piston cooling at the most dynamically and temperature-loaded period of the working cycle of a four-stroke internal combustion engine - the "Working stroke" , which reduces the intensity of friction, wear and the risk of scuffing the parts of the CPG, i.e. increases the reliability of the internal combustion engine.

Промышленная применимость заявляемого технического решения обусловлена простотой его реализации как путем изготовления направляющих и ограничителя на этапе получения штамповкой заготовки шатуна с последующим выполнением в ней масляного канала и маслоподающего отверстия, так и на основе доработки готовых шатунов аналогично варианту конструкции, представленному на фиг. 1.The industrial applicability of the proposed technical solution is due to the simplicity of its implementation both by making guides and a stopper at the stage of obtaining a connecting rod blank by stamping with the subsequent execution of an oil channel and an oil supply hole in it, and on the basis of finalizing the finished connecting rods similar to the design option shown in Fig. 1.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Хрулев А.Э. Ремонт двигателей зарубежных автомобилей. Производственно-практическое издание - М.: За рулем, 1999. - 440 с.1. Khrulev A.E. Repair of engines of foreign cars. Production and practical edition - M .: Behind the wheel, 1999. - 440 p.

2. Двигатель ЗМЗ-40522.10. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту / В.Л. Жбанников. - Заволжье: УГК ЗАО «ЗМЗ», 2015. - 162 с.2. Engine ZMZ-40522.10. Operation manual, maintenance and repair / V.L. Zhbannikov. - Zavolzhye: UGK CJSC ZMZ, 2015. - 162 p.

3. Патент РФ №2579291 МПК F01P 3/08, F16/C 7/02, F02N 19/00 / В.В. Рогалев, Ю.И. Фокин. - Опубл. 10.04.2016. - Бюлл. №10.3. RF patent No. 2579291 IPC F01P 3/08, F16 / C 7/02, F02N 19/00 / V.V. Rogalev, Yu.I. Fokine. - Publ. 04/10/2016. - Bull. No. 10.

Claims (1)

Шатунно-поршневая группа двигателя внутреннего сгорания, включающая стержень шатуна, кривошипную и поршневую головки шатуна, поршень с днищем, юбку поршня, длина которой вдоль центральной оси поршня ограничена в направлении кривошипной головки шатуна кромкой, маслоподающее отверстие в плоскости качания стержня шатуна, обеспечивающее вход масла с внутренней поверхности кривошипной головки шатуна и выход масла с боковой поверхности стержня шатуна, клапан со шторкой, который изменяет положение шторки относительно маслоподающего отверстия на выходе струи масла из шатуна, отличающаяся тем, что шторка клапана выполнена в виде тонкостенной прямоугольной пластины из массивного материала, совершающей под действием приложенных к ней сил инерции и тяжести возвратно-поступательное движение относительно боковой поверхности стержня шатуна вдоль и в пределах соответственно двух направляющих и двух ограничителей, размещенных по краям направляющих на определенном расстоянии друг от друга, при этом угловая и линейная координаты расположения маслоподающего отверстия на выходе из стержня шатуна относительно центральной оси стержня шатуна и оси любой из его головок соответственно выбираются таким образом, что линейная составляющая траектории истекающей из маслоподающего отверстия струи масла, рассматриваемая как продолжение оси маслоподающего отверстия на выходе из боковой поверхности стержня шатуна в ситуации, когда центральные оси стержня шатуна и поршня совпадают, проходит под кромкой юбки поршня и направлена на его нагруженную сторону, а соотношения между массой, длиной и шириной шторки, диаметром маслоподающего отверстия на выходе из стержня шатуна и расстоянием между ограничителями согласованы между собой таким образом, что при всех возможных положениях шторки относительно направляющих, кроме положения шторки с упором на ограничитель, расположенный ближе к оси поршневой головки шатуна, шторка перекрывает маслоподающее отверстие на выходе из стержня шатуна.Connecting rod-piston group of an internal combustion engine, including a connecting rod rod, a crank and piston rod heads, a piston with a bottom, a piston skirt, the length of which along the central axis of the piston is limited in the direction of the crank head by an edge, an oil supply hole in the swinging plane of the connecting rod rod, providing oil entry from the inner surface of the connecting rod crank head and oil outlet from the side surface of the connecting rod, a valve with a shutter that changes the position of the shutter relative to the oil supply hole at the outlet of the oil jet from the connecting rod, characterized in that the valve shutter is made in the form of a thin-walled rectangular plate made of massive material, making under the action of the forces of inertia and gravity applied to it, the reciprocating movement relative to the lateral surface of the connecting rod rod along and within the limits of two guides and two stops, respectively, placed along the edges of the guides at a certain distance from each other, while the angle The first and linear coordinates of the location of the oil supply hole at the exit from the connecting rod rod relative to the central axis of the connecting rod and the axis of any of its heads are respectively selected in such a way that the linear component of the trajectory of the oil jet outflowing from the oil supply hole, considered as a continuation of the axis of the oil supply opening at the exit from the side surface connecting rod rod in a situation where the central axes of the connecting rod rod and the piston coincide, passes under the edge of the piston skirt and is directed to its loaded side, and the ratios between the mass, length and width of the curtain, the diameter of the oil supply hole at the exit from the connecting rod rod and the distance between the stops are coordinated between in such a way that in all possible positions of the shutter relative to the guides, except for the position of the shutter with an emphasis on the stop located closer to the axis of the piston head of the connecting rod, the shutter closes the oil supply hole at the outlet of the connecting rod.
RU2020143737A 2020-12-29 2020-12-29 Connecting rod-piston group of internal combustion engine RU2754573C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143737A RU2754573C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Connecting rod-piston group of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143737A RU2754573C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Connecting rod-piston group of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754573C1 true RU2754573C1 (en) 2021-09-03

Family

ID=77669922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143737A RU2754573C1 (en) 2020-12-29 2020-12-29 Connecting rod-piston group of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754573C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1430575A1 (en) * 1986-01-21 1988-10-15 В.И.Прокофьев . Internal combustion engine with jet-type cooling of pistons
RU2105160C1 (en) * 1995-07-25 1998-02-20 Акционерное общество открытого типа - Холдинговая компания "Коломенский завод" Internal combustion engine crank gear lubrication and cooling system
US20050076858A1 (en) * 2003-10-09 2005-04-14 Beardmore John M. Connecting rod with lubricant tube
EP2870370A1 (en) * 2012-07-03 2015-05-13 AVL List GmbH Length-adjustable con rod
RU2579291C1 (en) * 2014-12-01 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Connecting rod of internal combustion engine with piston cooling device
RU2722915C1 (en) * 2019-10-15 2020-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Connecting rod-piston group for four-stroke internal combustion engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1430575A1 (en) * 1986-01-21 1988-10-15 В.И.Прокофьев . Internal combustion engine with jet-type cooling of pistons
RU2105160C1 (en) * 1995-07-25 1998-02-20 Акционерное общество открытого типа - Холдинговая компания "Коломенский завод" Internal combustion engine crank gear lubrication and cooling system
US20050076858A1 (en) * 2003-10-09 2005-04-14 Beardmore John M. Connecting rod with lubricant tube
EP2870370A1 (en) * 2012-07-03 2015-05-13 AVL List GmbH Length-adjustable con rod
RU2579291C1 (en) * 2014-12-01 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Connecting rod of internal combustion engine with piston cooling device
RU2722915C1 (en) * 2019-10-15 2020-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Connecting rod-piston group for four-stroke internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1321330C (en) Uncooled oilless internal combustion engine having uniform gas squeeze film lubrication
US5115725A (en) Piston and connecting rod assembly
JP6183560B2 (en) Internal combustion engine
US20160319737A1 (en) Piston engine with support piston
KR101269657B1 (en) A piston-and-cylinder assembly with a variable diametral clearance and a cylinder for use in a piston-and-cylinder assembly with a variable diametral clearance
US20080041346A1 (en) Piston ring, piston skirt and cylinder liner lubrication system and method for an internal combustion engine
DE102012217158B4 (en) Lubrication system for an internal combustion engine
EP0856661A2 (en) Fuel pump
RU2754573C1 (en) Connecting rod-piston group of internal combustion engine
JP5691511B2 (en) Oil supply device for piston for internal combustion engine
US20050155489A1 (en) Piston arrangement
JP2730276B2 (en) Piston cooling structure for internal combustion engine
JP5747618B2 (en) Oil supply device for piston for internal combustion engine
EP3201458B1 (en) Reciprocating machine with cylinder having collector groove
CN109386397B (en) Internal combustion engine
JP2017075565A (en) Lubrication structure
CN113202672A (en) Pressure lubrication tappet of common rail pump
US20170009887A1 (en) Piston ring configured to reduce friction
WO2017202777A1 (en) Connecting rod for an internal combustion engine with adjustable compression ratio
KR100488565B1 (en) Cooling and lubrication apparatus for piston
JP6406372B2 (en) Reciprocating piston engine and vehicle equipped with the same
US20170097091A1 (en) Inverted piston configurations for internal combustion engines
CN214787771U (en) Pressure lubrication tappet of common rail pump
RU2789316C1 (en) Device for cooling and lubrication of piston of internal combustion engine
SU1362854A1 (en) Oil supply system for piston and connecting-rod bearing of i.c. engine