Поршневой механизм
Данная полезная модель направлена на повышение технических характеристик поршневого двигателя путем изменения конструкции его поршневого механизма, характеризующегося тем, что в цилиндр вставляется конструктивно измененный поршень, установленными на нем кольцами, отличающийся тем, что для двух компрессионных колец на поршне делается одна канавка, куда вплотную друг к другу с тепловым зазором 0,2 мм. устанавливаются кольца 4 и 5, разрезами в диаметрально противоположные стороны, образуя цельное, без зазоров, без просветов компрессионное кольцо: зазор (В) первого компрессионного кольца перекрывается «телом» второго компрессионного кольца и зазор (С) второго компрессионного кольца перекрывается «телом« первого компрессионного кольца. Такое техническое решение задачи, в отличие от аналога, полностью исключает холостой утечки энергии топлива и сохраняет высокое давление в камере сгорания двигателя на длительный период - до потери запаса упругости компрессионных колец, что технически позволяет сохранять стабильно начальную мощность поршневого двигателя до 350 тыс.км. пробега автомобиля, повышать экономичность до 25% и сохранять экологические нормы. Этих результатов у аналога технически достичь невозможно: через зазоры (В) и (С) компрессионных колец, всегда и неизбежно происходит холостая утечка из камеры сгорания части энергии топлива и падает давление в ней, что отрицательно влияет на техническое состояние поршневого двигателя уже в 40 тыс.км. пробега автомобиля. Следовательно, эффективность предложенной Полезной модели несопоставимо выше аналога. Данный поршневой механизм применим во всех поршневых двигателях и во всех поршневых машинах, компрессорах, насосах и др. Фиг.2 и Фиг.1.
Данное техническое устройство относится к области машиностроения, а именно является одним из механизмов поршневого двигателя и другой поршневой техники. Из предшествующего уровня техники известен, действующий поршневой механизм двигателя внутреннего сгорания, включающий цилиндр, образующий общий объем с камерой сгорания, куда вставляется поршень тепловым зазором 0,1 мм между ними и характеризующийся тем, что три поршневых кольца устанавливаются в три отдельные канавки поршня. Первое и второе кольца, считая от днища поршня, являются компрессионными, предназначены для герметичного уплотнения камеры сгорания-предотвращения холостой, непроизводительной, утечки из камеры сгорания в картер двигателя части рабочей смеси и рабочих газов при тактах сжатия и возгорания смеси, третье кольцо - маслосъемное, все три кольца имеют на стыках разрезов зазоры В, С, Д - тепловой зазор - 0,5 мм.
Недостатком действующего поршневого механизма является то, что указанные зазоры в процессе эксплуатации двигателя, неизбежно увеличиваются пропорционально износу и через них происходит холостая утечка существенной части рабочей смеси и рабочих газов из камеры сгорания в картер двигателя. Так, при такте всасывания поршень идет вниз, создавая разряжение в цилиндре, куда под атмосферным давлением поступает рабочая (горючая) смесь, при такте сжатия поршень идет вверх, сжимая рабочую смесь под давлением, и при этом часть рабочей смеси через зазоры А, В, С, Д уходит в картер двигателя вхолостую; точно так же уходит и часть рабочих газов при возгорании смеси, причем существенная часть энергии топлива не участвует в полезной работе двигателя. За один оборот двигателя происходит четыре «порции» холостых утечек, а за одну минуту 20000»порций» - это ухудшает техническую характеристику двигателя уже в 40 тыс.км. пробега автомобиля, что выражается в потери начальной мощности двигателя, перерасходе топлива до 25%, нарушении экологических норм, сокращении срока эффективной работы двигателя, что поясняется Фиг.1, где цифры обозначают детали, а буквы - зазоры; изображен действующий поршневой механизм в положении такта сжатия (верхнем положении), когда происходит холостая утечка части рабочей смеси и рабочих газов по пути, указанному волнистыми стрелками: через зазор А - между цилиндром и поршнем, затем через зазор В - первого компрессионного кольца 4; зазор С - второго компресс, кольца 5; зазор Д - маслосъемного кольца 6 и уходит в картер двигателя, засоряя окружающую среду, и приносит существенный материальный, моральный ущерб во все времена эксплуатации поршневого двигателя.
Задача, на решение которой направлена заявленное техническое устройство, заключается в устранении указанного недостатка, для пользы общества. Данная задача достигается путем изменения конструкции поршня отличающийся тем, что на расстоянии 9-10 мм. от днища на новом поршне делается, в отличие от аналога, одна канавка для двух компрессионных колец, ширина этой канавки равна суммарной ширине двух чугунных компрессионных колец, стандартных для данного двигателя, плюс тепловой зазор 0,2 мм. В эту канавку устанавливаются вплотную друг к другу два чугунных компрессионных кольца, разрезами в диаметрально противоположные стороны, что технически позволяет получить цельное без зазоров, без просветов компрессионное кольцо: зазор (В) на стыке разреза первого компрессионного кольца перекрывается «телом» второго компрессионного кольца и зазор (С) на стыке второго компрессионного кольца перекрывается «телом первого компрессионного кольца. Такое техническое решение позволяет сохранять высокое давление в камере сгорания и исключить холостой утечки части рабочей смеси и рабочих газов из камеры сгорания двигателя на длительный период - до потери запаса упругости компрессионных колец от износа. Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, позволяет:
- стабильно постоянной сохранять высокое давление в камере сгорания двигателя и начальную мощность его до 350-тыс.км. пробега автомобиля, (у аналога - это 40 тыс.км),
- экономить горюче-смазочные материалы - до 25%,
- стабильно сохранять экологические нормы на все время работы двигателя.
Устройство поясняется Фиг.2, на котором изображен поршневой механизм, включающий камеру сгорания 1, цилиндр 2, поршень 3, первое компрессионное кольцо 4 с зазором (В), второе компрессионное кольцо 5 с зазором (С), маслосъемное кольцо 6 с зазором (Д), и зазор (А) между цилиндром и поршнем. Устройство работает следующим образом: при такте всасывания поршень идет вниз, создавая разряжение в цилиндре и в камере сгорания, куда поступает под атмосферным давлением рабочая смесь, - при такте сжатия поршень идет вверх, сжимая рабочую смесь в камере сгорания. Сжатая под большим давлением часть рабочей смеси просачивается через зазор (А) между цилиндром и поршнем и подходит к зазору (В) первого компрессионного кольца, но зазор (В) плотно перекрыт «телом» второго компрессионного кольца 5 и холостой, утечки части рабочей смеси не происходит, так же не происходит холостой утечки и части рабочих газов при такте возгорания рабочей смеси, что энергия топлива, в отличие от аналога, полностью используется для полезной работы двигателя; сохраняется теоретически возможная степень давления в камере сгорания двигателя.
Осуществление - новый поршень изготавливается в обычном порядке за исключением канавок для компрессионных колец - канавка для компрессионных колец делается так: на новом поршне, отступая от днища на 9-10 мм делается одна канавка для двух компрессионных колец, ширина этой канавки равна суммарной ширине двух чугунных компрессионных колец, стандартных для данного двигателя, плюс тепловой зазор 0,2 мм, и в эту канавку устанавливаются вплотную дуг к другу два компрессионных кольца разрезами в диаметрально противоположные стороны, маслосъемное кольцо и отверстия для поршневого пальца не меняют прежнего положения, но в случае разработки нового поршневого двигателя их можно приблизить к днище поршня на 10 мм, что уменьшит боковую нагрузку на нижнюю часть поршня.
Поршневой механизм, содержащий поршень с поршневыми канавками и с установленными в них поршневыми кольцами, отличающийся тем, что на поршне для чугунных компрессионных колец делается одна канавка шириной, равной суммарной ширине двух чугунных компрессионных колец и тепловому зазору 0,2 мм, куда устанавливаются два чугунных компрессионных кольца 4 и 5, разрезы которых расположены диаметрально противоположно, причем зазор B на стыке первого компрессионного кольца перекрывается вторым компрессионным кольцом 5, а зазор C на стыке второго компрессионного кольца 5 перекрывается первым компрессионным кольцом 4.
