Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания

Решение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в цилиндропоршневой группе двигателей внутреннего сгорания. В уплотнительном соединении цилиндропоршневой группы, содержащей цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра, за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболе или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской. Технический результат использования решение заключается в сокращении времени приработки, увеличении герметичности пары стенка цилиндра-кольцо.

Решение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в цилиндропоршневой группе двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен поршень авторское свидетельство РФ 1099118 A, F02F 3/00; F02К 5/00, опубл. 23.06.84. для двигателей внутреннего сгорания. Данная конструкция улучшает эксплуатационные характеристики поршня за счет торцевых (боковых) поверхностей компрессионных колец и канавок поршня, выполненных под различными углами по установленному соотношению. Вместе с тем, конструкция поршня не учитывает перекосы поршня в цилиндре и кольца в кольцевой канавке. Данные перекосы характерны для большинства цилиндропоршневых групп. Перекосы снижают герметичность пары поршень-кольцо, кольцо-стенка цилиндра.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является цилиндропоршневая группа ДВС по патенту РФ на полезную модель 60638, F02F 5/00, опубл. 27.01.2007, содержащее цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо, установленное с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра за счет выполнения нижней стороны кольца скошенной таким образом, что сечение кольца сужено к его наружной стороне, которая выполнена бочкообразной, при этом ее верхняя и внутренняя стороны расположены перпендикулярно друг другу.

Недостатками известного решения являются повышенные удельные давления связанные с режимом приработки и недостаточная герметичность пары стенка цилиндра-кольцо, кольцо-стенка цилиндра вследствие перекладки поршня.

Задача предлагаемого решения, - совершенствование уплотнительного соединения пар поршень-кольцо, кольцо-стенка цилиндра.

Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении времени приработки, увеличении герметичности пары поршень-кольцо, кольцо-стенка цилиндра.

Указанный результат достигается тем, что в цилиндропоршневой группе ДВС, содержащей цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра, за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболической функции:

где - угол перекоса поршневой канавки относительно кольца (фиг.6)

или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской. Данное решение по сравнению с протатипом, эффективнее работает не только при симметричном расположении поршня относительно цилиндра, но и при максимальных, а также промежуточных значениях перекосов поршня. Переменный зазор между канавкой и кольцом поршня по высоте, увеличивает площадь контакта поршня с кольцом, улучшает герметичность, уменьшает время приработки и увеличивает долговечность деталей. Данное решение обеспечивает беспрепятственную перекладку поршня относительно кольца и минимизацию зазаров пары трения кольцо - стенка цилиндра.

На фиг.1 изображена схема уплотнительного соединения цилиндропоршневой группы с переменным по высоте зазором между поршневой канавкой и кольцом с бочкообразным профилем кольца.

На фиг.2 изображена, схема уплотнительного соединения цилиндропоршневой группы с переменным по высоте зазором между поршневой канавкой и кольцом с бочкообразного профиля канавки.

На фиг.(3, 4, 5) изображены схемы работы уплотнительного соединения цилиндропоршневой группы с переменным по высоте зазором между поршневой канавкой и кольцом с бочкообразного профиля кольца.

На фиг.6 изображена схема определения гиперболической функции

Y=с+a*L²

с=0,5*(H-h)

d=l*tg

Уплотнительное соединение цилиндропоршневой группы, состоит из цилиндра 1, поршня 2 с поршневой канавкой 3 и компрессионного кольца 4, зазора 5, нижней 6 и верхней 7 сторон кольца 4, нижней 8 и верхней 9 сторон канавки 3, наружной стороны 10 кольца, зазор в сторону цилиндра образован за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболе или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской.

Уплотнительное соединение цилиндропоршневой группы работает следующим образом.

Под действием нагружающих сил и моментов поршень 2 движется относительно цилиндра 1 с перекосом, определяемым величиной зазоров между опорными (боковыми = рабочими = несущими = трущимися = изнашивающимися) поверхностями поршня 2 и цилиндра 1. В отличие от поршня 1, движение колец 4 должно быть только возвратно поступательным. Кольцо 4 никогда не должно оторваться от стенки цилиндра 2. Безотрывность достигается упругостью кольца 4 и переменным зазором между кольцом 4 и канавкой 3. Переменный (направленно увеличенный) зазор 5 обеспечивает перекладку поршня 2 без отрыва кольца 4 от цилиндра 1. Кроме упругости кольца 4, герметичность определяется уплотняющим действием давления газов (вид А). С противоположной стороны (вид В) уплотняющие функции выполняет смазочный материал.

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, содержащая цилиндр, поршень с поршневой канавкой и компрессионное кольцо с образованием зазора, расширяющегося в сторону цилиндра, отличающаяся тем, что зазор в сторону цилиндра образован за счет бочкообразного сужения нижней и верхней сторон кольца по гиперболической функции или соответствующего расширения нижней и верхней сторон канавки, а наружная сторона кольца выполнена плоской.