маслосъемное поршневое кольцо двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

Маслосъемное поршневое кольцо двигателя внутреннего сгорания, содержащее нижний скребковый элемент и, по меньшей мере, один верхний скребковый элемент, отличающееся тем, что на нижнем торце верхнего скребкового элемента выполнен уступ, в котором выполнены радиальные пазы, на внешней части нижнего торца нижнего скребкового элемента выполнен острый буртик-скребок, внутренняя поверхность которого расположена под углом к нижнему торцу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

Известны маслосъемные кольца двигателей внутреннего сгорания, содержащие два раздельных скребковых элемента с расширителями различной конструкции (Заявка № 53-22204, Япония, 1978; авторское свидетельство № 1312217, СССР, 1985), а также широко используемые в настоящее время малоэффективные маслосъемные коробчатые поршневые кольца ГОСТ 621-87.

Известно маслосъемное кольцо двигателя внутреннего сгорания, содержащее скребковые элементы и расширитель (Заявка № 59-20859, Япония, 1984). Прототип имеет существенный недостаток, который заключается в том, что скребковые элементы с симметричной радиусной формой рабочей поверхности не могут полностью удалить лишнее масло со стенки цилиндра при движении поршня в нижнее положение. Так как масло - жидкость, практически не сжимаемая, при больших скоростях движения поршня оно отжимает рабочую поверхность скребкового элемента от стенки цилиндра, оставляя слишком большую толщину смазочного слоя. При движении поршня в верхнее положение на такте «сжатие» часть свежего масла, оставшегося на стенке цилиндра после такта «впуск», снимается компрессионными кольцами и верхним скребковым элементом и выбрасывается в камеру сгорания. При движении поршня в нижнее положение на следующем такте «рабочий ход» большое количество масла, оставшегося на стенке цилиндра после прохождения нижнего и верхнего скребковых элементов и оказавшегося в зоне высоких температур, сгорает, образуя на стенке цилиндра копоть, сажу и другие вредные продукты процесса сгорания. Так как последние имеют меньшую вязкость по сравнению с маслом, то они легко снимаются со стенки цилиндра компрессионными кольцами и верхним скребковым элементом маслосъемного кольца при движении поршня в верхнее положение на следующем рабочем такте «выпуск» и выбрасываются в атмосферу, ухудшая экологические показатели двигателя. Это является следствием несовершенства конструкции маслосъемного кольца, которая заключается в том, что в ней неучтены гидродинамические свойства моторного масла и необходимость снятия масла только при движении поршня в нижнее положение. Кроме того, сложная, нетехнологичная конструкция не жесткого радиально-осевого расширителя-экспандера отрицательно влияет на жесткость всей конструкции, на ее работоспособность, ухудшая процесс снятия масла со стенки цилиндра.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении расхода масла на угар и уменьшение вредных и загрязняющих примесей в выхлопных газах.

Технический результат достигается тем, что в маслосъемном поршневом кольце двигателя внутреннего сгорания, содержащем нижний скребковый элемент и, по меньшей мере, один верхний скребковый элемент, на нижнем торце верхнего скребкового элемента выполнен уступ, в котором выполнены радиальные пазы, на внешней части нижнего торца нижнего скребкового элемента выполнен острый буртик-скребок, внутренняя поверхность которого расположена под углом к нижнему торцу.

На Фиг.1 представлено частичное сечение двигателя внутреннего сгорания.

На фиг.2 - гидравлическая схема нижнего скребкового элемента.

На фиг.3 - нижний торец верхнего скребкового элемента.

На фиг.4 - сечение А-А фиг.3.

Здесь: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - верхний скребковый элемент; 4 - уступ; 5 - нижний скребковый элемент; 6 - радиальные пазы; 7 - поршневая канавка; 8 - буртик-скребок.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, поршень 2, маслосъемное поршневое кольцо, включающее верхний скребковый элемент 3 и нижний скребковый элемент 5, установленные в поршневой канавке 7. На внешней части нижнего торца нижнего скребкового элемента 5 выполнен острый буртик-скребок 8, расположенный под углом к своему нижнему торцу, а на нижнем торце верхнего скребкового элемента 3 выполнен уступ 4, в котором имеются радиальные пазы 6.

Маслосъемное поршневое кольцо работает следующим образом.

При движении поршня 2 в нижнее положение нижний скребковый элемент 5 снимает основную часть масла со стенки цилиндра 1, причем количество масла, снимаемого со стенки цилиндра 1, зависит от силы прижима Р_пр рабочей поверхности скребкового элемента 5 к стенке цилиндра 1. В свою очередь, Р _пр состоит из собственной силы упругости скребкового элемента 5 и гидродинамической силы прижима R_пр рабочей поверхности скребкового элемента 5 к стенке цилиндра 1, возникающей под действием давления масла на наклонную часть острого буртика 8 нижнего торца скребкового элемента 5, находящуюся в зазоре между стенкой цилиндра 1 и поршнем 2. Чем больше угол наклона и скорость перемещения поршня 2, тем больше гидродинамическое усилие прижима рабочей поверхности скребкового элемента к стенке цилиндра 1, тем меньше толщина смазочного слоя, остающегося на стенке цилиндра 1. Поэтому для скоростных, высокочастотных двигателей угол наклона должен быть меньше, чем для низкочастотных двигателей. Учитывая вязкость масла, огромные скорости перемещения поршня 2 и незначительную величину зазора между нижним торцом скребкового элемента 5 и нижней полкой поршневой канавки 7, измеряемую в сотых долях миллиметра, основная часть масла, снимаемого со стенки цилиндра 1 через зазор между цилиндром 1 и поршнем 2, сбрасывается вниз в картер двигателя.

Окончательную толщину, остающегося на стенке цилиндра 1 масла, формирует верхний скребковый элемент 3, который, кроме того, убирает масло, оставляемое на стенке цилиндра 1, зазором в замке нижнего скребкового элемента 5. Остатки масла, снимаемого скребковым элементом 3 со стенки цилиндра 1, через радиальные пазы 6 вытесняются в придонную полость поршневой канавки 7 и далее во внутреннее пространство поршня 2.

При движении поршня 2 в верхнее положение рабочая поверхность скребковых элементов 3 и 5, расположенная под углом к стенке цилиндра 1, «наезжает» на сформированную масляную пленку на поверхности цилиндра 1, не оказывая какого-либо влияния на ее состояние. Тем самым, предотвращается не нужное соскабливание масла со стенки цилиндра 1 и выброс его в камеру сгорания, существенно сокращается расход масла на угар и улучшаются экологические показатели двигателя.