[go: up one dir, main page]

RU2381375C2 - Internal combustion engine piston seal - Google Patents

Internal combustion engine piston seal Download PDF

Info

Publication number
RU2381375C2
RU2381375C2 RU2007143832/06A RU2007143832A RU2381375C2 RU 2381375 C2 RU2381375 C2 RU 2381375C2 RU 2007143832/06 A RU2007143832/06 A RU 2007143832/06A RU 2007143832 A RU2007143832 A RU 2007143832A RU 2381375 C2 RU2381375 C2 RU 2381375C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
internal combustion
combustion engine
compression ring
angle
Prior art date
Application number
RU2007143832/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007143832A (en
Inventor
Юрий Федорович Гортышов (RU)
Юрий Федорович Гортышов
Виктор Михайлович Гуреев (RU)
Виктор Михайлович Гуреев
Анатолий Матвеевич Дружинин (RU)
Анатолий Матвеевич Дружинин
Михаил Анатольевич Законов (RU)
Михаил Анатольевич Законов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева)
Priority to RU2007143832/06A priority Critical patent/RU2381375C2/en
Publication of RU2007143832A publication Critical patent/RU2007143832A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2381375C2 publication Critical patent/RU2381375C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: internal combustion engine comprises cylinder, piston, upper and lower compression rings arranged in one piston groove. Note here that upper ring top edge seats at an acute angle to its lower edge to make upper ring larger vertical side face the cylinder axis, aid angle varying from 15° to 25°.
EFFECT: higher-efficiency seal.
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 поршневые уплотнения, состоящие из отдельных элементов, установленных в одну поршневую канавку (Заявка Великобритании №2002874, , 1979; патент США №4326723, 1982; заявка Японии №58-53186, 1983; RU 2244145 C2, 08.10.2003).Known piston seals consisting of individual elements installed in one piston groove (UK application No. 20022874, 1979; US patent No. 4236723, 1982; Japan application No. 58-53186, 1983; RU 2244145 C2, 08.10.2003).

Известно поршневое уплотнение для двигателя внутреннего сгорания, содержащее установленные в одной поршневой канавке два рабочих кольца, причем верхний торец верхнего компрессионного кольца выполнен под острым углом к своему нижнему торцу, а большей вертикальной стороной верхнее компрессионное кольцо обращено к оси цилиндра, ближайшее по технической сущности и принятое за прототип (патент США №1527535, МПК F16J 9/20, опубл. 24.02.1925).A piston seal for an internal combustion engine is known, containing two working rings installed in one piston groove, the upper end of the upper compression ring being made at an acute angle to its lower end, and the greater vertical side of the upper compression ring facing the axis of the cylinder, closest in technical essence and adopted for the prototype (US patent No. 1527535, IPC F16J 9/20, publ. 24.02.1925).

Прототип имеет существенный недостаток, который заключается в том, что верхнее трапециевидное компрессионное кольцо, имеющее угол наклона верхнего торца и верхней полки поршневой канавки меньше угла самоторможения клиновых пар, или близкое к нему, теряет свою работоспособность и работоспособность нижележащего компрессионного кольца, гарантированно заклинивая оба кольца в поршневой канавке. Потеря подвижности поршневого кольца и его заклинивание в поршневой канавке приводят сначала к появлению царапин и задиров на стенке цилиндра, а затем и к заклиниванию поршня в цилиндре и поломке двигателя. Это является одной из причин, приводящих к досрочному капитальному ремонту, например, двигателей КамАЗ, у которых верхнее компрессионное кольцо имеет форму двухсторонней трапеции с углом 6°, а нижнее компрессионное кольцо - односторонней трапецией с углом 7°. Следует также отметить, что применение трапециевидных поршневых колец с подобными углами наклона торцов поршневых колец достаточно широко используется в отечественной и зарубежной практике дизелестроения.The prototype has a significant drawback, which consists in the fact that the upper trapezoidal compression ring, having an angle of inclination of the upper end and the upper flange of the piston groove less than the angle of self-braking of the wedge pairs, or loses its operability and operability of the underlying compression ring, guaranteed to jam both rings in the piston groove. Loss of mobility of the piston ring and its jamming in the piston groove first cause scratches and scoring on the cylinder wall, and then the piston seizes in the cylinder and engine breaks. This is one of the reasons leading to early overhaul, for example, KamAZ engines, in which the upper compression ring has the shape of a double-sided trapezoid with an angle of 6 °, and the lower compression ring has a single-sided trapezoid with an angle of 7 °. It should also be noted that the use of trapezoidal piston rings with similar angles of inclination of the ends of the piston rings is widely used in domestic and foreign diesel engineering practice.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении мощности и ресурса двигателя, уменьшении расхода топлива и масла, улучшении экологических показателей двигателя.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to increase the power and resource of the engine, reduce fuel and oil consumption, improve the environmental performance of the engine.

Технический результат достигается тем, что в поршневом уплотнении для двигателя внутреннего сгорания, содержащем установленные в одной поршневой канавке два компрессионных кольца, причем верхний торец верхнего компрессионного кольца выполнен под острым углом к своему нижнему торцу, а большей вертикальной стороной верхнее компрессионное кольцо обращено к оси цилиндра, новым является то, что угол наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца по отношению к своему нижнему торцу составляет 15…25°.The technical result is achieved by the fact that in the piston seal for the internal combustion engine containing two compression rings installed in one piston groove, the upper end of the upper compression ring is made at an acute angle to its lower end, and the upper vertical ring faces the cylinder axis with the greater vertical side , new is that the angle of inclination of the upper end of the upper compression ring with respect to its lower end is 15 ... 25 °.

При расчете угла наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца учтена «способность к самоторможению» клиновой пары (Станочные приспособления. Справочник. T.1. А.И.Астахов, С.В.Бояршинов, Б.Н.Вардашкин и др. М.: Машиностроение, 1984, с.400). Причем учтена критическая величина угла самоторможения подобных кинематических систем: «…для обеспечения надежного самоторможения рекомендуется угол α<5°30'…».When calculating the angle of inclination of the upper end of the upper compression ring, the "self-braking ability" of the wedge pair is taken into account (Machine tools. Handbook. T.1. A.I. Astakhov, S.V. Boyarshinov, B.N. Vardashkin, etc. M .: Engineering, 1984, p. 400). Moreover, the critical value of the self-braking angle of such kinematic systems was taken into account: "... to ensure reliable self-braking, the angle α <5 ° 30 '... is recommended."

Для исключения гарантированного самоторможения верхнего компрессионного кольца и заклинивания его в поршневой канавке угол наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца к своему нижнему торцу установлен более 5°30'. Причем при определении угла наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца учтены факторы, влияющие на его величину: материалы колец и поршней, классы шероховатости контактных поверхностей, возможность появления копоти и сажи, а затем нагара и кокса на поверхностях колец и поршневой канавки, габаритные размеры конструкции и динамических характеристик двигателя. Исходя из этого рекомендуется разработчикам поршневых уплотнений, применяющих трапециевидную форму поршневых колец, в зависимости от особенностей двигателя использовать угол наклона верхнего торца верхнего поршневого кольца и верхней полки поршневой канавки в пределах 15…25°.To exclude the guaranteed self-braking of the upper compression ring and jamming it in the piston groove, the angle of inclination of the upper end of the upper compression ring to its lower end is set to more than 5 ° 30 '. Moreover, when determining the angle of inclination of the upper end face of the upper compression ring, factors affecting its size are taken into account: materials of rings and pistons, roughness classes of contact surfaces, the possibility of soot and soot, and then carbon and coke on the surfaces of rings and piston grooves, overall dimensions of the structure and dynamic characteristics of the engine. On this basis, it is recommended that piston seal developers using a trapezoidal shape of piston rings, depending on the characteristics of the engine, use the angle of inclination of the upper end face of the upper piston ring and the upper piston groove flange within 15 ... 25 °.

Точно рассчитанный угол наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца увеличит ресурс двигателя и обеспечит его безаварийную работу.A precisely calculated angle of inclination of the upper end face of the upper compression ring will increase the engine resource and ensure its trouble-free operation.

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, верхнее компрессионное кольцо 3 и нижнее компрессионное кольцо 4, установленные в верхней поршневой канавке 5, причем верхний торец верхнего кольца 3 выполнен под острым углом к своему нижнему торцу так, что верхнее кольцо 3 обращено большей вертикальной стороной к оси цилиндра 1.The internal combustion engine comprises a cylinder 1, a piston 2, an upper compression ring 3 and a lower compression ring 4 mounted in the upper piston groove 5, the upper end of the upper ring 3 being made at an acute angle to its lower end so that the upper ring 3 faces a larger vertical side to cylinder axis 1.

Поршневое уплотнение работает следующим образом. При движении поршня 2 в верхнее положение на такте «сжатие» незначительная часть рабочего давления дросселируется через вертикальную часть зазора в замке клиновидного кольца 3 в придонную полость поршневой канавки 4, создавая вместе с собственными силами упругости колец 3 и 4 дополнительные радиальные силы на их разжим, осуществляя надежный прижим колец ко всем контактным поверхностям цилиндра 1 и полок поршневой канавки 5. Причем по мере продвижения поршня 2 к верхней мертвой точке диаметр верхней части цилиндра 1 увеличивается в результате термодинамических изменений и более активного ее износа. Компрессионные кольца 3 и 4 разжимаются, отслеживая профиль гильзы цилиндра 1, плотно поджимаясь к его стенке, обеспечивая надежное уплотнение между поршнем 2 и цилиндром 1. Расчетный угол наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца 3 обеспечивает подвижность его относительно верхней полки поршневой канавки 5 и верхнего торца нижнего компрессионного кольца 4 и исключает их заклинивание.The piston seal operates as follows. When the piston 2 moves to the upper position on the “compression” stroke, an insignificant part of the working pressure is throttled through the vertical part of the gap in the lock of the wedge-shaped ring 3 into the bottom cavity of the piston groove 4, creating, together with the elastic forces of rings 3 and 4, additional radial forces to expand them, realizing a reliable clamping of the rings to all contact surfaces of the cylinder 1 and the shelves of the piston groove 5. Moreover, as the piston 2 moves to the top dead center, the diameter of the upper part of the cylinder 1 increases as a result those thermodynamic changes and its more active wear. The compression rings 3 and 4 are unclenched, tracking the profile of the cylinder liner 1, tightly pressing against its wall, providing a reliable seal between the piston 2 and cylinder 1. The calculated angle of inclination of the upper end of the upper compression ring 3 ensures its mobility relative to the upper shelf of the piston groove 5 and the upper end lower compression ring 4 and eliminates their jamming.

При движении поршня 2 в нижнее положение на такте «рабочий ход» компрессионные кольца 3 и 4 под действием сил реакции со стороны стенки цилиндра вынуждены сжиматься, смещаясь в глубь поршневой канавки 5. Расчетный угол верхнего торца верхнего компрессионного кольца 3 обеспечивает подвижность кольца 3, а вместе с ним и кольца 4 в поршневой канавке 5 и исключает их заклинивание.When the piston 2 moves to the lower position at the “stroke” stroke, the compression rings 3 and 4 are forced to compress by the reaction forces from the side of the cylinder wall, moving deeper into the piston groove 5. The calculated angle of the upper end face of the upper compression ring 3 provides mobility of the ring 3, and together with it and the rings 4 in the piston groove 5 and eliminates their jamming.

На рабочем такте «выпуск» поршневое уплотнение работает, как на такте «сжатие», а на рабочем такте «впуск» повторяет работу на такте «рабочий ход».At the “discharge” working cycle, the piston seal works like a “compression” cycle, and at the “inlet” working cycle it repeats the work on the “working stroke” cycle.

Таким образом, правильно рассчитанный угол наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца увеличит ресурс двигателя, исключит заклинивание компрессионных колец и поршня, обеспечит безаварийную работу двигателя.Thus, a correctly calculated angle of inclination of the upper end face of the upper compression ring will increase the engine resource, eliminate jamming of the compression rings and piston, and ensure trouble-free operation of the engine.

Claims (1)

Поршневое уплотнение для двигателя внутреннего сгорания, содержащее установленные в одной поршневой канавке два компрессионных кольца, причем верхний торец верхнего компрессионного кольца выполнен под острым углом к своему нижнему торцу, а большей вертикальной стороной верхнее компрессионное кольцо обращено к оси цилиндра, отличающееся тем, что угол наклона верхнего торца верхнего компрессионного кольца по отношению к своему нижнему торцу составляет 15…25°. A piston seal for an internal combustion engine containing two compression rings installed in one piston groove, the upper end of the upper compression ring being made at an acute angle to its lower end, and with the greater vertical side, the upper compression ring facing the axis of the cylinder, characterized in that the angle of inclination the upper end of the upper compression ring with respect to its lower end is 15 ... 25 °.
RU2007143832/06A 2007-11-26 2007-11-26 Internal combustion engine piston seal RU2381375C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143832/06A RU2381375C2 (en) 2007-11-26 2007-11-26 Internal combustion engine piston seal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143832/06A RU2381375C2 (en) 2007-11-26 2007-11-26 Internal combustion engine piston seal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007143832A RU2007143832A (en) 2009-06-10
RU2381375C2 true RU2381375C2 (en) 2010-02-10

Family

ID=41024056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007143832/06A RU2381375C2 (en) 2007-11-26 2007-11-26 Internal combustion engine piston seal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2381375C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813035A (en) * 2010-03-13 2010-08-25 戴旭尧 Long-service life high-efficiency low-carbon piston ring
MD20100007A2 (en) * 2010-01-18 2011-06-30 Ион РАССОХИН Process for changing the standard sizes of parts of the internal combustion engine
RU2447306C1 (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 seal
RU2535598C1 (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
RU2582538C1 (en) * 2015-03-23 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Piston seal of internal combustion engine
RU2582384C1 (en) * 2015-03-11 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Piston seal of internal combustion engine
RU175379U1 (en) * 2017-06-26 2017-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" PISTON SEAL FOR HIGH PRESSURE LEVELS
RU198747U1 (en) * 2020-03-05 2020-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) LONG LIFE PISTON SEAL

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1527535A (en) * 1920-10-19 1925-02-24 Andrew J Bockwitz Piston
GB552296A (en) * 1941-09-26 1943-03-31 M E P Company Ltd Improvements in or relating to piston rings and like packing
US2376147A (en) * 1942-04-29 1945-05-15 Harry B Johnston Piston and piston ring
US3550988A (en) * 1967-11-13 1970-12-29 Duriron Co Piston and ptfe ring assembly for engines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1527535A (en) * 1920-10-19 1925-02-24 Andrew J Bockwitz Piston
GB552296A (en) * 1941-09-26 1943-03-31 M E P Company Ltd Improvements in or relating to piston rings and like packing
US2376147A (en) * 1942-04-29 1945-05-15 Harry B Johnston Piston and piston ring
US3550988A (en) * 1967-11-13 1970-12-29 Duriron Co Piston and ptfe ring assembly for engines

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD20100007A2 (en) * 2010-01-18 2011-06-30 Ион РАССОХИН Process for changing the standard sizes of parts of the internal combustion engine
CN101813035A (en) * 2010-03-13 2010-08-25 戴旭尧 Long-service life high-efficiency low-carbon piston ring
RU2447306C1 (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 seal
RU2535598C1 (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
RU2582384C1 (en) * 2015-03-11 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Piston seal of internal combustion engine
RU2582538C1 (en) * 2015-03-23 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Piston seal of internal combustion engine
RU175379U1 (en) * 2017-06-26 2017-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" PISTON SEAL FOR HIGH PRESSURE LEVELS
RU198747U1 (en) * 2020-03-05 2020-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) LONG LIFE PISTON SEAL

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007143832A (en) 2009-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2381375C2 (en) Internal combustion engine piston seal
JP2009525433A5 (en)
RU2447306C1 (en) Ice piston seal
US20040134457A1 (en) Piston assembly with piston ring support and sealing member
RU2213238C2 (en) Internal combustion engine piston seal
JP2017203408A (en) piston
RU2499901C1 (en) Ice oil-scraper ring
RU2412367C1 (en) Piston seal for internal combustion engine
WO2020133710A1 (en) Combined oil ring and piston engine
RU2486360C2 (en) Ice sleeve assembly gas seal
RU92105U1 (en) PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2372506C2 (en) Piston sealing for internal combustion engine
RU34673U1 (en) PISTON SEAL
RU100142U1 (en) CYLINDER-PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE GROUP
RU2372508C1 (en) Cylinder-piston group of internal combustion engine
RU2750742C1 (en) Gas sealing of cylinder-and piston group of internal combustion engine
RU90864U1 (en) PISTON RING
RU2578928C1 (en) Piston seal for internal combustion engine
RU39171U1 (en) PISTON
CN105909421A (en) Piston ring for internal combustion engine and internal combustion engine with installation of piston ring
RU10812U1 (en) COMPRESSION PISTON RING
RU2312263C2 (en) Piston seal
RU2037703C1 (en) Piston seal
RU2341671C2 (en) Ice piston packing
RU30166U1 (en) Piston for internal combustion engine

Legal Events

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

Effective date: 20161127