Поршень для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность цилиндро-поршневой группы путем уменьшения деформации поршня от тепловых 15 нагрузок при одновременном снижении его массы. В поршне установлена терморегулирующая вставка 7 Н-образной формы с двумя продольными стойками 10 и 11, концевые участки 13 и 14 каждой из них закреплены в головке и юбке 2, и с поперечной балкой 12, соединяюш,ей незакрепленные участки продольных стоек и расположенной между головкой 1 и бобышками под поршневой палец. При работе двигателя вследствие различных значений температур стенок головки .и юбки перемещения концевых участков вставки, закрепленных в юбке, будут иметь направления, противоположные тепловому расширению юбки поршня. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 16 1 & (Л со 00 о 00 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 F02 F304

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 70 7 l7

10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3967183/25-06 (22) 16.10.85 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный инсти тут (72) М. М. Абрамишвили (53) 621.43-242.3 (088.8) (56) Патент США № 3327594, кл: 92 — 228, опублик. 1964. (54) ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность цилиндро-поршневой группы путем уменьшения деформации поршня от тепловых нагрузок при одновременном снижении его массы. В поршне установлена терморегулирующая вставка 7 Н-образной формы с двумя продольными стойками 10 и 11, концевые участки 13 и 14 каждой из них закреплены в головке и юбке 2, и с поперечной балкой 12, соединяющей незакрепленные участки продольных стоек и расположенной между головкой 1 и бобышками под поршневой палец. При работе двигателя вследствие различных значений температур стенок головки и юбки перемещения концевых участков вставки, закрепленных в юбке, будут иметь направления, противоположные тепловому расширению юбки поршня. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

13,8708

Формула изобретения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и касается конструкции поршней двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности цилиндропоршневой группы путем уменьшения деформации поршня от тепловых нагрузок при одновременном снижении его массы.

На фиг. 1 изображен поршень, разрез по диаметральной плоскости, перпендикулярной оси отверстий под поршневой палец; на фиг. 2 — разрез A — А на фиг. 1.

Поршень, выполненный из алк миниевого сплава, содержит головку 1, юбку 2, бобышки 3 и 4 с отверстиями 5 и 6 в них под поршневой палец и терморегулирующую стальную вставку 7, установленную во внутренней полости 8, ограниченной головкой 1 и юбкой 2, в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси 9 отверстий 5 и 6. Вставка выполнена Н-образной формы с двумя продольными стойками 10 и 11 и поперечной балкой 12. Концевые участки 13 и 14 продольных стоек 10 и 11 закреплены в юбке 2, а концевые участки 15 и 16 закреплены в головке 1.

Для повышения надежности связи концевых участков в головке и юбке поршня в них выполнены отверстия, которые заполняются материалом поршня в процессе его изготовления. Поперечная балка 12 соединяет средние незакрепленные участки 17 и 18 продольных стоек и расположена между бобышками 3 и 4 и головкой 1 примерно посередине между осью 9 отверстий 5 и 6 и нижней плоскостью головки l. Концевые участки 13 и 14 закреплены в юбке на ее участках, нижняя граница которого расположена ниже оси 9 отверстий под поршневой палец, верхняя граница расположена выше указанной оси. Расстояние между стойками 10 и 11, а также высота и толщина поперечной стойки 12 выбираются для каждой модели двигателя в зависимости от степени его форсировки. Юбка по всей высоте имеет продольные пазы 19 и 20, выполненные по обе стороны от оси 21 поршня с угловой протяженностью, выбираемой в зависимости от форсировки двигателя, обуславливающей величину удельных давлений, передаваемых юбкой поршня на поверхность цилиндра.

Поршень работает следующим образом.

При работе двигателя температура стенок поршня распределяется неравномерно.

Она достигает максимальной величины в головке поршня и равна для бензинового двигателя средней форсировки 280 — 300 C.

Тем пература в зоне направляющей части юбки поршня 150 — 180 С. Увеличение размеров поршня и перемещения концевых участков 15--16 продольных стоек в голов10

2 ке и участков 13 и 14 в направляющей части юбки поршня, пропорциональные соответствующим температурам в указанных зонах, будут различными. При этом благодаря наличию поперечной балки 12, соединяющей незакрепленные участки 17 и 18 продольных стоек, перемещения концевых участков 13 и 14, обусловленные тепловыми перемещениями концевых участков 15 и 16, имеют направления, противоположные тепловому расширению юбки поршня, что обеспечивает наиболее эффективное терморегулирование юбки поршня. В данном случае поперечная балка 12 служит упругим шарниром, относительно которой совершают поворот продольные стойки. Если в известных конструкциях поршня устанавливаемые в них вставки обеспечивают пассивное терморегулирование, при котором вставка не дает возможности расширяться юбке в направлении, перпендикулярном оси отверстий для пальца, то в предлагаемой конструкции терморегулирование происходит на основе принципа активного терморегулирования, основанного на разности температур в зонах концевых заделок в головке и юбке поршня. В зависимости от геометрических размеров поршня и уровня его теплонапряженности степень активного терморегулирования может регулировать путем варьирования расстоянием между концевыми участками 15 и 16 стоек 10 и 11 в головке поршня, положением поперечной балки 12 по высоте стоек 10 и 11. Н-образная вставка обеспечивает также высокую жесткость юбки при действии боковой силы.

Управляемое тепловое расширение направляющей части юбки поршня при установке Н-образной вставки обусловливает возможность установки оптимального теплового зазора между юбкой поршня и цилиндром, что улучшает условия работы поршневых колец за счет меньшего перекоса при перекладке поршня, позволяет увеличить срок службы деталей цилиндропоршневой группы, снизить потери на трение в двигателе и, как следствие, уменьшить расходы топлива двигателем. Повышенная жесткость юбки поршня при установке Н-образной вставки обусловливает возможность исключения дополнительной бобышки для крепления вставки и, как следствие, снижения м ассы поршня. Дополнительное снижение его массы достигается за счет выполнения по всей высоте юбки продольных пазов при сохранении при этом необходимой жесткости конструкции.

1. Поршень для двигателя внутреннего сгорания из легкого сплава, содержащий головку, юбку, бобышки с отверстиями под поршневой палец и терморегулирующую

1318708

Составитель В. Лобанов

Редактор Н. Гунько Техред И. Верес Корректор -7. Пилипенко

Заказ 2489 27 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Ппоектная, 4 вставку, расположенную во внутренней полости, ограниченной головкой и юбкой, в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец, и выполненную из материала с меньшим коэффициентом температурного расширения и большим модулем упругости, чем материал поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения деформации от тепловых нагрузок при одновременном снижении массы, терморегулирующая вставка выполнена Н-образной формы, причем верхние и нижние концевые участки продольных стоек закреплены соответственно в головке и юбке, а поперечная балка связана со средними незакрепленными участками продольных стоек и размещена между головкой поршня и бобышками под поршневой палец.

2. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что в юбке поршня выполнены продольные сквозные пазы, размещенные по обе стороны от вертикальной плоскости, проходящей через ось отверстий под поршневой палец.