цилиндропоршневая группа

Классы МПК:F02F1/20 с конструктивными элементами, предназначенными для смазки 
F16J10/04 рабочие поверхности; гильзы
F02F3/10 с поверхностным покрытием
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-03-06
публикация патента:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа включает в себя поршень и гильзу (8) цилиндров. Поршень с компрессионными и маслосъемными кольцами контактирует с рабочей поверхностью гильзы (8) цилиндра, имеющей канавки (9) и (10), заполненные цветным металлом. На днище поршня и на канавки компрессионных и маслосъемных колец наносят упрочняющее покрытие микродуговым оксидированием в виде сплошного оксидированного слоя. В местах наибольшего износа гильзы (8) цилиндра, соответствующего положениям поршня в верхней и нижней мертвых точках, выполнены канавки (9). Канавки (9) имеют форму встречных синусоид. В средней части гильзы (8) цилиндров на расстоянии 0,10цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 0,12 от высоты гильзы цилиндра крайних точек верхней и нижней синусоид выполнены две канавки (10) в виде встречных замкнутых колец, отдельных друг от друга. Расстояние от начала первых синусоидальных канавок (9) до верхнего торца гильзы равно 8цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 10% от высоты рабочей поверхности гильзы. В поперечном сечении канавки (9) и (10) имеют глубину и ширину, равные 0,25 от минимальной толщины гильзы. Максимальное расстояние между соседними канавками соответствует расстоянию между верхним компрессионным и нижним маслосъемным поршневыми кольцами. Технический результат заключается в повышении износостойкости и снижении неравномерности износа гильзы цилиндра. 5 ил. цилиндропоршневая группа, патент № 2534327

цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 цилиндропоршневая группа, патент № 2534327

Формула изобретения

Цилиндропоршневая группа, включающая поршень с компрессионными и маслосъемным кольцами, контактирующими с рабочей поверхностью гильзы цилиндра, имеющей канавки, заполненные цветным металлом, отличающаяся тем, что на днище поршня и на канавки компрессионных и маслосъемных колец наносят упрочняющее покрытие микродуговым оксидированием в виде сплошного оксидированного слоя, при этом в местах наибольшего износа гильзы цилиндра, соответствующего положениям поршня верхней и нижней мертвых точках, выполнены канавки, канавки имеют форму встречных синусоид, в средней части гильзы цилиндров на расстоянии 0,10цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 0,12 от высоты гильзы цилиндра крайних точек верхней и нижней синусоид выполнены две канавки в виде встречных замкнутых колец, отдельных друг от друга, расстояние от начала первых синусоидальных канавок до верхнего торца гильзы равно 8цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 10% от высоты рабочей поверхности гильзы, в поперечном сечении канавки имеют глубину и ширину, равные 0,25 от минимальной толщины гильзы, максимальное расстояние между соседними канавками соответствует расстоянию между верхним компрессионным и нижним маслосъемным поршневыми кольцами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно для двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является цилиндропоршневая группа [Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания. - Патент RU № 2451810. Опубл. 27.05.2012 г.], включающая гильзу, поршень с компрессионными и маслосъемным кольцами, контактирующими с рабочей поверхностью гильзы цилиндра, и канавки, заполненные цветным металлом. На рабочей поверхности гильзы цилиндра выполнены три массива кольцевых канавок. Средний массив разворачивают на 90° относительно верхнего и нижнего массивов. Расстояние от начала первых канавок до верхнего торца гильзы равно 10±0,5 мм. Канавки выполняют в виде встречных замкнутых колец отдельных друг от друга с углом подъема 17 градусов к диаметральной плоскости гильзы и шагом 13 мм. В поперечном сечении канавки имеют торообразную форму с глубиной и шириной 1,5 мм. Максимальное расстояние между соседними канавками соответствует расстоянию между верхним компрессионным и нижним маслосъемным поршневыми кольцами.

Недостатками данного устройства являются пониженная износостойкость рабочей поверхности гильзы цилиндра в местах повышенного износа в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке и повышенный износ канавок под компрессионные и маслосъемные кольца, вследствие чего качество работы цилиндропоршневой группы снижается из-за недостаточного распределения цветного металла и неравномерного расположения кольцевых канавок по рабочей поверхности гильзы цилиндра.

Заявленное изобретение направлено на устранение указанных недостатков и от его применения получен следующий технический результат: повышение износостойкости гильзы и поршня, уменьшение неравномерности износа гильз цилиндров по высоте и канавок под компрессионные и маслосъемные кольца, улучшение качества работы цилиндропоршневой группы.

Указанный технический результат достигается тем, что на днище поршня и на канавки компрессионных и маслосъемных колец наносят упрочняющее покрытие микродуговым оксидированием в виде сплошного оксидированного слоя, при этом в местах наибольшего износа гильзы цилиндра, соответствующего положениям поршня в верхней и нижней мертвых точках, выполнены канавки, имеющие форму встречных синусоид, а в средней части гильзы цилиндров на расстоянии 0,10цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 0,12 от высоты гильзы цилиндра крайних точек верхней и нижней синусоид выполнены две канавки в виде встречных замкнутых колец отдельных друг от друга, расстояние от начала первых синусоидальных канавок до верхнего торца гильзы равно 8-10% от высоты рабочей поверхности гильзы, в поперечном сечении канавки имеют глубину и ширину, равные 0,25 от минимальной толщины гильзы, максимальное расстояние между соседними канавками соответствует расстоянию между верхним компрессионным и нижним маслосъемным поршневыми кольцами.

На фиг. 1 изображена гильза цилиндра с измененными физико-механическими характеристиками и выполненными на ее рабочей поверхности синусоидальными и кольцевыми канавками, на фиг. 2 - поршень ДВС, имеющим на днище и канавках под компрессионные и маслосъемные кольца упрочняющее покрытие, выполненное в виде сплошного оксидированного слоя, на фиг. 3 - гильза цилиндра с измененными физико-механическими характеристиками в сопряжении с поршнем ДВС, имеющий на днище и канавках под компрессионные и маслосъемные кольца упрочняющее покрытие, на фиг. 4 - схема контакта поршневых колец с канавками под компрессионные и маслосъемные кольца вид А и с рабочей поверхностью гильзы цилиндра, на фиг. 5 - поперечный разрез канавки в сечении Б-Б.

Цилиндропоршневая группа включает поршень 1 с упрочняющим покрытием 2 на днище 3 и канавках под компрессионные 4, маслосъемные 5 кольца, компрессионные 6 и маслосъемные 7 кольца контактируют с рабочей поверхностью гильзы цилиндра 8 и канавки 9,10, заполненные цветным металлом 11. На рабочей поверхности гильзы цилиндра 8 двигателя внутреннего сгорания в местах наибольшего износа выполнены канавки 9, имеющие форму встречных синусоид, а в средней части гильзы цилиндров на расстоянии 0,10цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 0,12 от высоты гильзы цилиндра крайних точек верхней и нижней синусоид 9 выполнены две канавки 10 в виде встречных замкнутых колец, отдельных друг от друга. Расстояние от начала первых синусоидальных канавок 9 до верхнего торца гильзы равно 8цилиндропоршневая группа, патент № 2534327 10% от высоты рабочей поверхности гильзы. В поперечном сечении канавки 9 и 10 имеют глубину и ширину 0,25 от минимальной толщины.

Цилиндропоршневая группа работает следующим образом. В процессе работы ДВС поршень 1 с упрочняющим покрытием 2 на днище 3 и канавках под компрессионные 4, маслосъемные 5 кольца, контактируя с кольцами 6 и 7, совершают возвратно-поступательное движение вверх-вниз. При этом кольца 6 и 7, двигаясь по рабочей поверхности гильзы 8, за счет пластической деформации снимают часть цветного металла 11 с канавок 9 и 10 и «размазывают» его по рабочей поверхности гильзы 8 от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки. Этот процесс происходит в течение всех тактов ДВС и продолжается до тех пор, пока на рабочей поверхности гильзы 8 не образуется слой цветного металла 11 определенной толщины. В результате этого процесса коэффициент трения рабочих поверхностей поршневых колец 6 и 7 и рабочей поверхности гильзы 8 снижается, а кольца 6 и 7 перестают снимать цветной металл с канавок 9 и 10. По мере уменьшения толщины «размазанного» цветного металла 11 с поверхности гильзы 8, коэффициент трения между рабочими поверхностями поршневых колец 6 и 7 и рабочей поверхностью гильзы 8 несколько увеличивается. Одновременно начинает повышаться и интенсивность снятия поршневыми кольцами 6 и 7 цветного металла 11 с канавок 9 и 10, и процесс «размазывания» цветного металла 11 по рабочей поверхности гильзы 8 повторяется. Процесс нанесения слоя цветного металла 11 на рабочую поверхность гильзы 8 сопровождает весь период эксплуатации цилиндропоршневой группы ДВС.

Выполнение кольцевых канавок в средней части и синусоидальных канавок в местах повышенного износа позволит повысить износостойкость и уменьшить неравномерность износа по высоте гильз цилиндров, а выполнение упрочняющего покрытия на днище поршня и на канавках компрессионных и маслосъемных колец способствует увеличению износостойкости поршня.

Такое конструктивное исполнение цилиндропоршневой группы позволит повысить качество двигателя.

Класс F02F1/20 с конструктивными элементами, предназначенными для смазки 

цилиндропоршневая группа -  патент 2508463 (27.02.2014)
большой дизельный двигатель -  патент 2505685 (27.01.2014)
блок цилиндров и газотермический способ напыления покрытия -  патент 2483139 (27.05.2013)
цилиндр со средствами для приема смазки и способ изготовления таких средств в цилиндре -  патент 2469202 (10.12.2012)
цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания -  патент 2451810 (27.05.2012)
двигатель внутреннего сгорания -  патент 2446302 (27.03.2012)
рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания -  патент 2422659 (27.06.2011)
гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания дизельного типа (варианты) -  патент 2189479 (20.09.2002)
цилиндро-поршневая группа -  патент 2186234 (27.07.2002)
способ изготовления гильзы цилиндра для поршневого двигателя и узел гильзы и поршня цилиндра -  патент 2162397 (27.01.2001)

Класс F16J10/04 рабочие поверхности; гильзы

Класс F02F3/10 с поверхностным покрытием

двигатель внутреннего сгорания -  патент 2525995 (20.08.2014)
поршень для двигателя большого объема и способ изготовления работающего на износ защитного слоя у подобного поршня (варианты) -  патент 2310089 (10.11.2007)
композитный поршень с антифрикционным покрытием для двигателя внутреннего сгорания -  патент 2235216 (27.08.2004)
поршень двигателя внутреннего сгорания -  патент 2224127 (20.02.2004)
двигатель внутреннего сгорания с уменьшенным теплоотводом и способ его изготовления -  патент 2168039 (27.05.2001)
деталь цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, способ обработки ее поверхности, устройство для реализации способа и установка для обработки рабочей поверхности цилиндра -  патент 2135803 (27.08.1999)
цилиндропоршневая пара -  патент 2064059 (20.07.1996)
двигатель внутреннего сгорания -  патент 2056515 (20.03.1996)
способ теплоизоляции рабочей поверхности поршня двигателя внутреннего сгорания -  патент 2054129 (10.02.1996)
Наверх