Поршень двигателя внутреннего сгорания со струйным охлаждением

 

Изобретение относится к двигателестроению И позволяет повысить надежность и увеличить равномерность охлаждения днища поршня. Сущность изобретения: поршень для двигателя внутреннего сгорания с форсункой для подачи масла на охлаждение поршня содержит головку 1 с днищем 2 и корпус 6, сопряженные между собой с образованием между ними кольцевой периферийной 7 и центральной 8 полостей охлаждения, связанных между собой посредством соединительных каналов 9, подводящие в периферийную полость 7 поток охлаждающего масла отверстия 11 и канал 10 для слива масла из центральной полости 8 охлаждения. Соединительные каналы 9 выполнены эксцентрично относительно оси центральной полости 8, выполненной в форме конуса, обращенного основанием к внутренней поверхности 3 днища головки поршня, в вершине которого размещен сливной канал 10, площадь поперечного сечения которого меньше или равна суммарной пдрщади поперечных сечений соединительных каналов 9, 2 з.п.ф-лы, 6 ил о

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Г 02 Р 3/22

ЮЗИ46

N8596

@ ГЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И AB ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2j) 4798788/06 (22) 05,03.90 (46) 07.08.92. Бюл. Р 29 (71) Научно-исследовательский конструкторско»технологический инсти- " тут тракторных и комбайновых двигателей (72) В.П.Дмитриев, Г.В.Клоков, А.Д.Блинов и И.С,Столбов (56) Двигатели внутренйего сгорания. . Конструирование и расчет на проч. ность поршневых и комбинированных . двигателей, Издание четвертое, переработанное и дополненное. /Под ред.

А.С.Орлица, N.Ã,Kðóãëoâà.- M.: .

Машиностроение, 1964, с. 1 t7, Тракторные дизели. Справочник под общей редакцией. Б.А.Взорова.—

М,t.Машиностроение, 1981, с, 203.

Заявка.Великобритании Р 1584328, кл. F 02 У 3/22, опублик. 1981, (54) ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ CO СТРУЙ1ЬБ1 ОХЛАЖДЕНИЕМ (57) Изобретенйе относится к двига- телестроению и позволяет IIoBblcHTb надежность и увеличить равномерность

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателе-; . строению.

Поршень является одной иэ основ ных деталей двигателя внутреннего сгорания. Он воспринимает механичес кое и тепловое воздействие горючей смеси, а также через палец и шатун передает силовое воздействие. рабочего тела на коленчатый вал.

„„ЯЫ„„1753ООО А1

2 охлаждения днища поршня. Гущность изобретения: поршень для двигателя внутреннего сгорания с Аорсункой для подачи масла на охлаждение поршня содержит головку 1 с днищем 2 и корпус 6, сопряженные между собой с образованием между Мими кольцевой периферийной 7 и центральной 8 полостей охлаждения, связаннйх между собой посредством соединительных каналов 9, подводящие в-периферийную, полость 7 поток охлаждающего масла отверстия t1 и канал 10 для слива масла из центральной полости 8 охлаждения.

Соединительные каналы 9 выполнены эксцентрично относительйо оси цейтральпой .полости 8, выполненной в Аорме конуса, обряценного основанием к внутренней поверхности 3 днища головки поршня, в вершине которого раз» мецен сливной канал 10, площадь попе- С речного сечения которого меньше или равна суммарной площади поперечных сечений соединительных каналов 9.

2 э,п.h-лы, 6 ил. в

C)

Известна KOHGTpyzuHH -oxJlaR„aeMoro

С) поршня, содержащего кольцевую полость в головке поршня для прокачки охлаждающего масла. Поршень работает в — Ъ тяжелых условиях, а нейрерывное форсирование двигателей приводит к увеличению тепловых потоков в поршень, поэтому одним из основных требований, предъявляемых к конструкции поршня, I

1 753000 является обеспечение надежного теплоР - Рг 1 отвода от наиболее нагретых зон. F =Qf

Ра )

Наиболее близкой к предлагаемой P(H+ -) 9 является конструкция охлаждаемого

Г поршня, содержащая головку с днищем

5 где F — площадь поперечного сечения и корпус", «;опряженные такйм образом, сливного канала; что между ними образуются централь- f — площадь попречного сечения ная II кольцевая периферийная полости . соединительного канала охлажденйя, связанные между собой 1 Р, . — давление на входе в соедисоединительйъ ми каналами, и отверстия .нительный канал; в перйд>ерийной полости для подвода Р - давление на выходе из соедиохла щающего масла. :,; - - .: .. нитепьного канала;

Недостатком известной конструкции И вЂ” гидравлический напор в явля«"-тся неорганизованйость двйжения t 5 центральной полости 3 охлаждающего масла в центральной P - плотность охлаждающего масла; полости и наличие застойных зон, что .. ). — суммарный коэффициент сопроснпжает эффективность и равномерность - тивления соединительного охлаждения поршня. Кроме того, так; - . канала. как отношение площадей сливного 29 Соединительные каналы выполнены

Й соедйнитй ьного каналов "не- зйдано, - так, что наиболее удаленная от оси то в процессе работы двигателя охлаж . центральной папости охлаждения об« дающая яидкость через сливной канал разующая цилийдрической поверхности большего сечения будет сливаться :: " каждого Соединительного канала выполбыстрее, чем наполняется центральная 25 иена по касательной к конусной поверх- полость, вследствие чего центральная ности, ограничивающей центральную часть поршня будет охлаждаться мейее полость охлаждения и направлены на

1, интейсивно, чем периферийная, что : внутреннюю поверхность днища головки прйведет к значительному перепаду поршня. температур и снижению надежности " 30 Внутренняя поверхность днища го» поршня. : . - - :: ": ловки поршня выполне«на в виде конуса, обратного конусу, образующему центЦель изобретения — повышение надежности поршня путем увеличения ., р ну л ст хлаждения равномерности охлаждения его днища. : †: Благодаря выпОлненйю соединитель35 ных каналов, с осями, не пересека ющимися с осью центральной полости, что В поршне для двигателя Внутрен а 6опее т иб е у него сгорания со струйньж охлаждением, ная от оси центральной HOJIocTH ox a .

".соДеРжащим .головкУ с днищем ОРЙУ дения образующая цилиндрической по СопРяже«нные между собой с образовани 40 верхности > каждо о соединительного ем ме «щу ними центр з ьной и перифе- канала выполйена по касательной к рийной кольцево т полостей охл Ж . конусной поверхности, ограничивающей связанных м«- кду собой посредством центра ьную .полость а е я "соединительн п каналов, подвбдящие при этом KaHaIIbi HaHpaBJIeHbl на внутв периферийную полость пото 45 реннюю поверхность днища головки в пе ифе ийн о полость поток охлажслива масла из центральной полости чейное движение "охлаждающего .масла охла ения соединительные каналы емой поверхности, тем самым обеспечивается интенсификация тепЛоотдачи с осью ент альной полости а последняя вьжынена в форме ко .уса, обра-: от поверхност,, гловки пор я к оценного основанием к внутренней по маслу. верхностй днища головки поршня, в вершине которого размещен сливной ка-». BiillonHeHHe центральной полости нал, площадь поперечного сечения охлаждения поршня в форме конуса, обра. 55 которого выполнена не более суммарной щенного основанием к внутренней поверхплощади поперечных сечений соедини- ности днйща головки поршня со слив» тельных каналов и может быть опреде ным каналом в его вершине обеспечилена уравнением вает увеличенную площадь контакта

175300 охлаждающего масла с охлаждаемой поверхностью днища головки поршня в сочетании с уменьшением площади ) теплоотдачи в теле поршня, симметрич- .5 . ность отвода масла со всех частей охлаждаемой поверхности, а также полный слив масла из камеры вследствие отсутствия застойных зон.

Выполнение поршня с площадью попе- 10 речного сечения сливного капала связанной с суммарной площадью попереч ных сечений соединительных каналов уравнением

Г

Р обеспечивает заполнение охлаждающйм маслом центральной полости.

Выполнение внутренней поверхносж днйща головки поршня в виде обратного конуса позволяет увеличить охлажда емую площадь.

Указанные особенности предлагаемо- 25

ro поршня в совокупности обеспечива ет интенсивный и равномерный по всей площади охлаждения теплоотвод, что создает уменьшение градиента, темпера тур по поверхности днища поршня, а 30 вследствие этого повышение надежности поршня.

Па фиг. 1 представлен.: продольный разрез поршня с соединительными кана лами, не пересекающимися с осью цент» З5 ральной полости; на фиг. 2 — разрез .

А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез

Б-Б на фиг. 2 на фиг. 4 - поршейь с другим вариантом выполнения соединительных каналов, продольный разрез) 4О на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4 на фиг. 6 — разрез Г-Г на фиг. 5.

Поршень для двигателя внутренйего сгорания содержит головку 1 с днйщем .

2, имеющим внутреннюю поверхность 3 45 .. и боковую поверхность с канавками 5 под поршневые кольца, и корпус 6, со пряженные между собой таким образом, что.между ними образуется периферий ная кольцевая полость 7 охлажцнния, 5{ которая образована внутренней частью боковой поверхности 4 головки 1, пе» риферийной частью днища 2 и поверх- ностью корпуса 6 поршня. . Поршень содержит также для охлаж

55 дения центральной части днища 2 центральную полость 8 охлаждейия.

Полости 7 и 8 связаны между собой" . соедиительными каналами 9, выполнен»

0 б ными не пересекающимися с ocbN центральной полости 8,. которая выполнены в форме конуса, обращенного основанием к внутренней поверхности 3 дни» ща 2 головки 1, в вершине которого размещен сливной канал 10, площадь поперечного сечения которого обеспечивает заполнение центральной полости охлаждающим маслом. Полость 7 соединена с масляной системой двигателя (не показана) отверстиями 11, Другой вариант выполнения поршня представлен на фиг. 4-6. 8 этом поршне соединительные каналы 9 выполнены так, что наиболее удаленная от оси центральной полости охлаждения образующая цилиндрической поверхности каждого соединительного канала 9 вьгполнена по касательной к конусной поверхности, ограиичивающей централь.ную полость 8 охлаждения. При этом каналы направлены на внутреннюю поверхность 3 днища 2 головки поршня.

Поверхность 3 может быть выполнена в зависимости от формы камеры сгорания, напрймер, в виде конуса обратного конусу, образующему центральную полость 8 охлаждения, Предлагаемый поршень:изготавливают, например, путем резьбового соединения стальной, чугунной или из сплава титана головки 1 и кону са 6 поршня из алюминиевого сплава, при этом между нимй может быть установлена чугунная кольцевая -проставка с канавками под поршневые кольца. .Внутренние поверхности головки, проставки и конуса образуют полости охлаждения °

Поршень работает следующим образом.

11асло из системы смазки при помощи форсунок, расположенных на блоке двигателя (не показано), через вер. тикальные отверстия поступает в кольцевую периферийную полость 7, взбалтываясь там, охлаждает периферийную часть днища и,затем по каналам 9 поступает в полость 8. Поскольку ка« калы 9 выходят в центральную полость

:8 описанным вьппе образом, постольку масло приобретает вращательное движение. Вращаясь и одновременно взбалтываясь, масло омывает центральную часть головки 2 поршня, отбирая тепло, а затем по сливному каналу 10 поступает в масляную систему . Так как соединительные каналы 9 направ1753000 лены на внутреннюю поверхность 3 Ф о р м у л. а н з о б р е т е н и я днища 2 головки 1, то масляййе струи 1, Поршень двигателя внутреннего ударяются в днище 2 и срывают погра- сгорания со струйным охлаждением, яичный слой масла, увеличивая тем содержащий головку с днищем и корпус, самым коэФФициент теплопередачи, сопряженные между собой с образованна значит, интенсифицнруя теплоотвод., ем между ними центральной и периФерийной кольцевой полостей охлаждения, Выполне йая йо условию равенства связанных между собой посредством расходов масла через соедййительние ..1p соединительных каналоВ, подводящие, 9 и сливной 10 каналы площадь сече- в периферийную полость поток охлаж. ния сливного канала 10 обеспечивает дающего масла" отверстия и канал для заполнение центральной полости 8 мас- слива масла из центральной полости лом. Поскольку центральная полость охлаждения, отличающийся выполнена в виде конуса, в ней не 1j тем„ что, с gettbttt повышения надежобразуется застойных зон, а вращатель-- ности путем увеличения равномерности ное движение подающегося в централь» . охлаждения дниша поршня, соединитель ную полость масла в сочетанйи с-пол- ные каналы выполнены с осями, непе-. ньщ заполнением центральной полости ." " " Ресекаифщися с осью центральной обеспечивает контакт егo с нагрйъ1ми 0 полости, a последняя выполнена в поверхностяии днища и не позволяет Форме конуса, обращенного основанием маслу .транзитом перетекать в слиной, ... к внутренней поверхности днища головканал. Как правило, пери4ериййые по- ки поршня, и в вершйне которого разверхности днища поршня имеют темйера- . мещен сливной канал, площадь поперечтуру более высоку1о, чем центральная И ного сечений которого выполнена не поверхность, йоэтому подача охдажден-,, .более суммарной площади поперечных ного масла в полость 7 позволяет снять сечений соединительных каналов. с периФерийной поверхности поршня . .. 2. Поршень по п. 1., о т "л и ч абольшее количество тепла, чем с цент-: ю шийся тем, что соединитель ральной части 3 днища 2 поршня, куда З0 ные- канайь! выполнены тай, что наиболее масло подается уже более йагреФым и " удаленная от оси .центральной йолости следовательно, периферийнйе участки . охлаждения образующая цилиндрической

"днища 2 головки 1 поршня будут охлаж- поверхности каждого соединительного даться больше, чем центральный учас- . канала выполнена по касательной к .. ток 35 конусной йоверхностиэ огранй4йвющей центральную полость охлаждения, и наТаким образом, предлагаемый пор- правлены на внутреннюю поверхность шень позволит выравнять температуру днища головки поршня. по поверхности днища головки поРшняэ :. 3. Поршень по пп. 1 и 2, о т л и - уменьшить термические напряжения щ ч а ю шийся тем, что внутренняя: и тем самым увеличить надежность поверхность днища головки поршня вы=

eto работы, т.е, использование пред- полнена в виде конуса, обратного ко:лагаемого изобретенйя позвойит сущест . нусу, образующему центральную полость венно повысить долговечность поршня. : сццццц ения.

1753000

Ю-Г

Р г Ф d -3

Составитель А.Блинов

Редактор Е.Папп Техред М.Иоргентал Корректор С.Патрушева

Заказ 2745. Тираж Я!»К Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101