ЦИЛИНДРОПОРШНЕВАЯ ГРУППА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предполагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к двигателям внутреннего сгорания.
Известна традиционная конструкция поршня для двигателя внутреннего сгорания, применяемого в цилиндропоршневой группе двухтактного тепловозного двигателя (А.С.Орлин, «Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей», Москва, Машиностроение, 1984 г., с.128, рис.90).
В указанной конструкции на поршне выполнены канавки под компрессионные поршневые кольца на головке и под маслосъемные на юбке.
При износе поршневых колец возможен прорыв газов в картер, что ведет к снижению степени сжатия и, соответственно, мощности двигателя.
Известна Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания, которая содержит цилиндры, поршни с поршневыми кольцами. На внутренней боковой поверхности. цилиндра выполнена кольцевая канавка. Верхняя граница канавки находится ниже нижней плоскости нижнего поршневого кольца при положении поршня в нижней мертвой. точке (НМТ), а нижняя граница канавки находится выше нижней кромки поршня при его положении в верхней мертвой точке (ВМТ), причем канавки всех цилиндров двигателя соединены и образуют в блоке цилиндров полость, имеющую выход на магистраль отсоса картерных газов (РФ, п. №2264552, МПК F02F 1/00, от 31.03.2004 г., опубл. 20.11.2005 г.).
При такой конструкции цилиндропоршневой группы прорыв газов в картер достаточно велик, что снижает мощность двигателя вследствие снижения объема воздуха, необходимого для сгорания топлива.
Указанная конструкция выбрана заявителем в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Техническим результатом предполагаемой полезной модели, решаемой автором, является повышение мощности двигателя за счет снижение утечек газа в картер двигателя.
Поставленный результат достигается тем, что в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания, содержащей цилиндр с гильзой, поршень, с выполненными на его головке и юбке канавками, при этом поршень контактирует с гильзой цилиндра, на внутренней поверхности которой выполнены проточки, согласно полезной модели, на юбке поршня выполнены, по меньшей мере, три канавки, проточки выполнены по внутреннему диаметру нижней части гильзы и ориентированы вертикально.
По меньшей мере, три канавки на юбке поршня выполнены в виде расточек прямоугольной формы или с радиусным округлением их основания, или трапециевидной формы.
Проточки на внутренней поверхности гильзы выполнены в виде овальных углублений с перемычками между ними.
Верхняя граница вертикальных проточек расположена на уровне верхней канавки на юбке поршня при его нахождении в нижней мертвой точке.
Выполнение на юбке поршня, по меньшей мере, трех канавок, позволяет образовать дополнительное лабиринтное уплотнение («газовый замок») для предотвращения утечки газов из цилиндра в картер при работе двигателя, т.е. при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку при сжатии поступившего в цилиндр свежего заряда (воздуха - второй такт), и при движении поршня из верхней мертвой точки в нижнюю (третий такт). Благодаря этому, не возникает противодавления, т.е. давления картерных газов на поршень и не снижается объем сжатого воздуха, необходимого для воспламенения смеси в конце такта сжатия, что не допускает снижения мощности двигателя. Особенно при износе поршневых колец, образованное лабиринтное уплотнение - «газовый замок» служит гарантом не допустить утечку газов в картер.
Выполнение вертикальных проточек на внутренней поверхности гильзы в ее нижней части, позволяет при нахождении поршня в нижней мертвой точке, когда проточки будут располагаться на уровне канавок на юбке поршня, сбросить в картер небольшое количество воздуха, оставшегося в канавках поршня, при втором такте работы двигателя, что препятствует возникновению избыточного давления.
Выполнение, по меньшей мере, трех канавок на юбке поршня заявляемых форм, позволяет регулировать эффективность «газового замка» для двигателей различной мощности и при различных конструкциях цилиндропоршневой группы, в частности поршня.
Выполнение проточек на внутренней поверхности гильзы в виде овальных углублений, полученными, например, фрезеровкой, технологично, а наличие перемычек между овальными углублениями, обеспечивает контакт поверхности юбки поршня, только c ними, что снижает износ юбки поршня.
Расположение верхней границы вертикальных проточек на уровне верхней канавки на юбке поршня при его нахождении в нижней мертвой точке, позволяет удалить оставшуюся газовоздушную смесь из всех канавок, начиная с верхней.
В результате проведенных патентных исследований не выявлено аналогичных технических решений, характеризуемых заявляемой совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает «новизной, может найти, применение в промышленности, т.е. является «промышленно применимым».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания в разрезе; на фиг 2 - вид А на фиг.1.
Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания содержит поршень 1, который размещен в гильзе 2 цилиндра (на фиг. не показан), и содержит камеру сгорания 3, поршневые кольца 4, 5, канавки 6, выполненные на юбке 7 поршня 1. На гильзе цилиндра 2 выполнены углубления 8 с перемычками 9.
Работа двигателя с цилиндропоршневой группой, заявляемой конструкции, осуществляется следующим образом.
При первом такте рабочего процесса двигателя при движении поршня 1 вниз (из верхней мертвой точки к нижней) втягивается воздух через открытый впускной клапан (на фиг. не показано). При втором такте, так называемом сжатии (при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю), воздух, втянутый в цилиндр (на фиг. не показано), сжимается поршнем 1, который движется вверх. Компрессионные кольца 4, установленные в головке поршня 1 препятствуют проникновению сжатого воздуха в картер двигателя (на фиг. не показано). Канавки 6, выполненные на юбке поршня 7 и заполненные воздухом образуют лабиринтное уплотнение - «газовый замок», который служит дополнительным препятствием для утечки газов в картер. В конце такта сжатия форсунка (на фиг. не показано) впрыскивает топливо в нагретый от сжатия воздух. К началу третьего такта (рабочего хода) мелко распыленное топливо самовоспламеняется и на протяжении всего такта сгорает в цилиндре почти полностью. Высвобождаемая при этом энергия давит на поршень 1. Поршень 1 снова движется вниз, преобразуя химическую энергию в механическую работу. Во время четвертого такта (выпуска) отработавшие газы вытесняются движущимся вверх поршнем 1 через открытый выпускной клапан (на фиг. не показано). После этого двигатель снова начинает всасывать воздух для нового рабочего цикла, а небольшое количество воздуха, оставшегося в канавках 6 сбрасывается через углубления 8 в гильзе 2 в картер (на фиг. не показано). Далее процесс повторяется.
Таким образом, заявляемая конструкция цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить мощность за счет снижение утечек газа в картер двигателя.