Цилиндропоршневая группа Советский патент 1991 года по МПК F02F1/20 

фиг.1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к цилиндропоршневой группе (ЦП Г) двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров.

Цель изобретения - повышение экономичности и мощности за счет снижения вязкого трения и расхода масла на угар.

На фиг. 1 показана схема цилиндропор- шневой группы; на фиг. 1 - рабочая поверхность гильзы цилиндра.

ЦПГ содержит гильзу цилиндра 1 с закрепленными на внешней поверхности электромеханическими преобразователями 2, связанными с питающим высокочастотным генератором. На внутренней поверхности гильзы цилиндра 1 в средней части установлена группа поясов вибраторов 3. На фиг.1 показаны также поршень 4 с компрессионными и маслосъемными кольцами 5, масляная пленка 6 между поршнем 4 и внутренней поверхностью гильзы цилиндра 1. Вибраторы 3 представляют собой металлические круглые стержни с высотой, равной толщине гильзы цилиндра, и вклеены в отверстия средней части гильзы. Отношение жесткости клеевого соединения к массе стержней определяет собственную частоту вибраторов.

ЦПГ работает следующим образом.

На электромеханические преобразователи 2 подается напряжение с частотой, равной собственной частоте вибратора 3 и не равной собственной частоте гильзы цилиндра 1. Следовательно, резонансные колебания совершают только вибраторы 3, а не вся гильза цилиндра. Это позволяет устранить влияние вибрации на усталостную прочность гильзы цилиндра. Под действием вибрации в масляной пленке 6 в окрестности вибраторов 3 создаются условия для возникновения газовой кавитации.

При увеличении амплитуды колебаний вибратора 3 увеличивается число микроскопических пузырей и, следовательно, падает волновое сопротивление среды, а вместе с этим уменьшается эффективная динамическая вязкость масла rj. С уменьшением вязкости г существенно снижается гидродинамическая подъемная сила и, следовательно, уменьшается толщина масляной пленки h между гильзой цилиндра и кольцами поршня. Как показано на фиг. 1, кавитация возникает в средней части гильзы цилиндра, т.е. там, где скорость поршня максимальна и имеется существенный запас по величине зазора между кольцами и гильзой. Следовательно, управляя амплитудой колебаний вибраторов, можно установить минимально допустимую величину масляной пленки 2-3 мкм в средней части гильзы цилиндра. Уменьшение толщины масляной пленки h снижает интегральную величину расхода масла на

угар.

В связи с тем, что вязкость масла / уменьшается значительно больше, чем величина зазора h, то уменьшается и сила вязкого трения при движении поршня по

0 масляной пленке

с Frp-V

где S - площадь контакта юбки или колец поршня с гильзой цилиндра; V - линейная

5 скорость поршня.

В средней части гильзы цилиндра скорость движения поршня V достигает максимального значения и, следовательно, сила вязкого трения FTp будет максимальна. По0 этому снижение вязкости масляной пленки при возникновении газовой кавитации уменьшает силы вязкого трения в средней части гильзы цилиндра.

В зависимости от конструктивных осо5 бенностей ЦПГ (длина хода поршня, длина юбки, высота поршня) поршень может как выходить из зоны кавитации, так и частично оставаться в этой зоне. В последнем случае будет происходить уменьшение гидродина0 мических сил, в том числое и вблизи краев поршня при нулевой и малой скорости его поступательного движения, особенно при малой частоте вращения в переходных режимах. Это может привести к нежела5 тельному снижению радиальной и угловой жесткости поршня в гильзе цилиндра и, следовательно, к таким нежелательным эффектам, как, например, стук поршней, износ рабочих поверхностей и т.д. Для устранения

0 указанных недостатков подача питания на электромеханические преобразователи может производиться релейно (включением тумблера) после набора двигателем оборотов. Это позволяет снизить толщину мас5 ляной пленки и силу вязкого трения не в переходных режимах, а в стационарном режиме, когда реакция смазочной пленки максимальна. Следовательно, устраняется основное противоречие - завышение ра0 диального давления кольца, несмотря на снижение общих толщин масляных пленок снижается надежность работы ЦПГ, что приводит к повышенным износам, а занижение радиального давления кольца приводит к

5 увеличению расхода масла на угар при высоких оборотах путем уменьшения радиального давления кольца и уменьшения вязкости масла за счет кавитации при номинальных оборотах двигателя. Кроме того, при описанном включении питания появляется возможность при заданной конструкции поршня использовать более вязкие масла, а вустановившемся режиме разжижать масло путем создания газовой кавитации в средней части гильзы, что ведет к уменьшению износа в переходных режимах.

Формула изобретения

Цилиндропоршневая группа преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащая гильзу цилиндра с установленным в ней поршнем, снабженным компрессионными и маслосъемными кольцами, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и мощности за

счет снижения вязкого трения и расхода масла на угар, в средней части гильзы цилиндра установлена группа поясов вибраторов, причем активная поверхность последних совпадает с внутренней поверхностью гильзы, а на внешней поверхности гильзы закреплены электромеханические преобразователи.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к цилиндропоршневой группе (ЦПГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и поршневых компрессоров. Изобретение позволяет улучшить экономические показатели и повысить мощность ДВС. ЦПГ содержит гильзу цилиндра 1 с установленным в ней поршнем 4, снабженным компрессионными и маслосъемными кольцами 5. В средней части гильзы цилиндра 1 установлены группы поясов вибраторов 3, активная поверхность которых совпадает с внутренней поверхностью гильзы цилиндра, а на внешней поверхности гильзы - электромеханические преобразователи 2, частота напряжения питания которых совпадает с собственной частотой вибраторов. 2 ил.

фиг. Z

-/

и

НМ