Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02F3/00 

15

1 357607

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям вйутреннего сгорания,

Цель изобретения - упрощение конструкции и повьшение технологичности цилиндропоршневой группы.

На фиг.1 показаны диаграммы нормальных сил давления компрессионного кольца на стенки цилиндровой втул- ю ки от давления газов и воздуха, соответственно, на такте расширения газов N, и такте сжатия воздуха на фиг о2 - узел 1 на фиг,1; на фиг сЗ - схема действия на спиралеобразное компрессионное сил, возникающих в результате взаимодействия кольца с цилиндровой втулкой за счет сил трения при возвратно- поступательном движении поршня; на фиг.4 - цилиндропоршневая группа, разрез по оси цили.ндра; на фиг о 5 - узел II на фиг,4; на фиг,6 - верхний торец кольца; на фиг о 7 - нижний торец кольца.

На фиг,1 - 3 обозначены: N, - диаграмма нормальных снл давления комп- I

рессионного кольца на стенки цилиндровой втулки от давления газов Р при такте расширения газов (в масштабе); N - диаграмма нормальных сил давления компрессионного коль ца на стенки цилиндровой втулки от давл ения воздуха Р при такте сжатия воздуха (в масштабе); Т, - силы трения, действующие на кольцо, от взаимодействия с втулкой при такте расширения газов (в масштабе); Т - силы трения, действующие на кольцо, от взаимодействия ,с втулкой при такте сжатия воздуха (в масштабе); R, - составляющая сил трения, перпендикулярная образующей кольца, при такте расширения газов; R - составляющая

в которых размещены плоские пружи По Поршень имеет сферическое сое нение (поршневой подшипник) 12 с

CJ шатуном 13, соединенным с. коленча валом 14. На поверхности втулки, крьш1ки. и блока цилиндров в местах контакта между ними нанесено анти фрикционное покрытие 15.

Поршень 5 имеет сферическое со нение (поршневой подшипник) 12 с шатуном 13, что допускает вращени поршня 5 относительно его продоль оси о На поршне 5 в винтообразной навке с торцовыми поверхностями, пендикулярными образующей ее, уст новлено компрессионное кольцо 6 в виде одновитковой спирали, прямоу ное в сечении, высотой h с перекр

20 тием концов на величину с, на мен чем высота кольца h, при этом шаг .спирали 1 (образуклцей кольца) рав высоте кольца h,

В торцах кольца 6 выполнены пр

25 моугольные выемки 9 и пазы 10, в которых размещены плоские ные пружины 11 ,при этом толщина пру а больше величины суммарного зазора . между торцом канавки и торцом ком

30 рессионного кольца 6 для предотв щения выпадания обломков пружины при ее поломке в цилиндр„

Устройство работает следующим образом

:, При работе двигателя силы нормального давления компрессионног кольца 6 на стенки цилиндровой вт ки 2 при каждом такте весьма разл ные по величине, пропорциональные

40 величине давления газов или возду при данном такте.

Наибольшими они являются при т те расширения газов (фиг,j,N()(хо поршня вниз). При такте расшисил трения, перпендикулярная образую- 45 Газов и ходе поршня 5 вниз

щей кольца, при такте сжатия воздуха К( - касательная составляющая сил трения при такте расширения газов; Kj - касательная составляющая сил трения при такте сжатия воздуха,

В блоке цилиндров 1 установлена цилиндровая втулка 2, закрытая крьш1кой 3, между последней и блоком размещена прокладка 4, На поршень 5 установлено спиралеобразное комгфес- сионное кольцо 6, цилиндрическое компрессионное кольцо 7 и маслосъем- ное кольцо 8„ Спиралеобразное кольцо в торцах имеет выемки 9 с пазами 10,

5

в которых размещены плоские пружины По Поршень имеет сферическое соединение (поршневой подшипник) 12 с

J шатуном 13, соединенным с. коленчатым валом 14. На поверхности втулки, крьш1ки. и блока цилиндров в местах контакта между ними нанесено антифрикционное покрытие 15.

Поршень 5 имеет сферическое соединение (поршневой подшипник) 12 с шатуном 13, что допускает вращение поршня 5 относительно его продольной оси о На поршне 5 в винтообразной канавке с торцовыми поверхностями, перпендикулярными образующей ее, установлено компрессионное кольцо 6 в виде одновитковой спирали, прямоуголь ное в сечении, высотой h с перекры0 тием концов на величину с, на меньшую чем высота кольца h, при этом шаг .спирали 1 (образуклцей кольца) равен высоте кольца h,

В торцах кольца 6 выполнены пря5 моугольные выемки 9 и пазы 10, в которых размещены плоские § -образные пружины 11 ,при этом толщина пружины а больше величины суммарного зазора Ъ . между торцом канавки и торцом комп0 рессионного кольца 6 для предотвращения выпадания обломков пружины 11 при ее поломке в цилиндр„

Устройство работает следующим образом

, При работе двигателя силы нормального давления компрессионного кольца 6 на стенки цилиндровой втулки 2 при каждом такте весьма различные по величине, пропорциональные

0 величине давления газов или воздуха при данном такте.

Наибольшими они являются при такте расширения газов (фиг,j,N()(ход поршня вниз). При такте расшивследствие взаимодействия компрессионного кольца 6 со стенками цилиндровой втулки 2 возникают силы трения Т, , приложенные к кольцу 6,

5Q пропорциональные по величине силам . N, и направленные вдоль оси цилиндра против движения поршня 5

Наибольшими силами нормального давления компрессионного кольца 6 на

55 стенки цилиндровой втулки 2 при ходе поршня 5 вверх являются силы при такте сжатия воздуха (, , При этом возникают силы трекия Т, пропорциональные силам N,..Ho значительно меньшие по величине, чем силы трения Т, и обратного силам Т направления .

Вследствие спиралеобразной формы образующей поверхности компрессионного кольца 6, находящейся в контакте с поверхностью цилиндровой втулки 2, за счет сил трения Т, и Т возникают и действуют на компрессионное IQ кольцо 6 силы R, и R, направленные перпендикулярно к кольцу 6, и силы К, и К, касательные к кольцу 6. При этом R, и R компенсируются реакцией стенок канавки поршня 5, а силы 15 К. и К придают вращательное движетактовые при такте сжатии воздуха К, (а следовательно и их импульсы), то и результирующим (за два такта) вращением есть вращение в направлении действия больших по величине сил (импульсов),

Постоянные в течение работы двигателя импульсные воздействия касательных сил со стабильной частотой на поршень приводят к постоянному и стабильному его вращению.

Фор,, мула изобретения

ние компрессионному кольцу 6.

1. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, содержащая гильзу цилиндра, поршень с компрессионными кольцами, связанный с 20 шатуном при помощи сферического шарнира и размещаемый в цилиндре с возможностью поворота, и устройство поворота .поршня, отличающая- с я тем, что, с целью улучшения 5 (например, по часовой стрел- 25 технологичности и упрощения конструкТаким образом, при работе двигателя во время такта раапирения газов и движения поршня 5 вниз под действием касательных сил спиралеобразное компрессионное кольцо 6 повор.а- чивается относительно продольной оси поршня

ке при виде сверху), сначала перемещаясь в канавке до упора торцом в плоскую пружину 1 1, з,атем передавая усилия через последнюю, давит на торец канавки, поворачивая тем самым поршень 5 на сферичр.ском подшипнике 12 вокруг продольной оси на некоторый угол.

При такте сжатия воздуха и движе- нии поршня 5 вверх динамика взаимодействия спиралеобразного компрессионного кольца 6 с .поршнем 5 и цилиндровой втулкой 2 аналогично,, только направление вращения поршня 5 соответственно противоположное тому, которое он имеет при такте расширения газов., Однако поскольку силы5 действующие при такте расширения газов К( , значительно превьш ают

ции, поршень снабжен винтообразной канавкой, торцовые поверхности которой перпендикулярны ее образующей, а устройство поворота выполнено в ви- 30 де одновиткового спирального кольца, размещенного в винтовой канавке с выполненными на его торцах осевыми пазами с осевым зазором и снабжено плоскими пружинами, размещенными в осевых пазах кольца

2о Цилиндропоршневая группа по п,1, о тличающая ся тем, что шаг спирального кольца равен его высоте.

Зо Цилиндропоршневая группа по пп.1и2, отличающаяся тем, что толщина каждой плоской пружины больше суммарного осевого зазора по торцам спирального кольца.

35

40

тактовые при такте сжатии воздуха К, (а следовательно и их импульсы), то и результирующим (за два такта) вращением есть вращение в направлении действия больших по величине сил (импульсов),

Постоянные в течение работы двигателя импульсные воздействия касательных сил со стабильной частотой на поршень приводят к постоянному и стабильному его вращению.

Фор,, мула изобретения

ции, поршень снабжен винтообразной канавкой, торцовые поверхности которой перпендикулярны ее образующей, а устройство поворота выполнено в ви- 0 де одновиткового спирального кольца, размещенного в винтовой канавке с выполненными на его торцах осевыми пазами с осевым зазором и снабжено плоскими пружинами, размещенными в осевых пазах кольца

2о Цилиндропоршневая группа по п,1, о тличающая ся тем, что шаг спирального кольца равен его высоте.

Зо Цилиндропоршневая группа по пп.1и2, отличающаяся тем, что толщина каждой плоской пружины больше суммарного осевого зазора по торцам спирального кольца.

5

0

z

z

/V/

У

72

L I I

fj

Фиг.2

Фиг. J

Фиг.5

Составитель М.Бондарев Редактор М Бланар Техред м.ХоданичКорректор А.Обручар

Заказ 5979/32Тираж 504Подписное

ВЫИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открыт ий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-погтчграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг,. 6

Изобретение пйзволяет упростить конструкцию и повысит технологичность цилиндропоршневой группы. Для этого поршень 5 снабжен винтообразной канавкой, торцовые поверхности которой перпендикулярны к ее образуквцей, . Механизм поворота выполнен в виде одновиткового спирального кольца 6, размещенного в винтовой канавке. Шаг спирального кольца 6 равен его высоте, В пазах кольца размещены плоские пружины, толщина которых больше суммарного осевого зазора 10 кольца, что предотвращает выпадание обломков пружин при их поломке в цилиндр Поскольку силы, действующие при такте расширения газов, значительно превышают таковые при такте сжатия воздуха, то и результирующим вращением будет вращение в направлении действия больпшх по величине сил. Постоянные импульсные воздействия сил на поршень 5 приводят к постоянному и стабильному его вращению. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. i (Л со ел О5 иг.7