Поршень

 

ОПИСА

ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИ

Соиа Советских

Социалистических

Республик

IOI4 (61) Дополнительное к авт (22) Заявлено 09.11.78 (21) .- F 02 F 3/00

F 16Ë 1/00 с присоединением заявки Л

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.8 (45) Дата опубликования

621.43-242 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Заренбин, Н. П. Литвиненко и Л. М. Волчок

Днепропетровский инженерно-строительный институт (71) Заявитель (54) ПОРШЕНЬ

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Известен поршень для двигателей внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, две канавки под поршневые кольца, связанные между собой и с полостью камеры сгорания через систему комбинированных отверстий 11).

Сообщение полостей канавок под поршневые кольца с камерой сгорания в известной степени снижает склонность колец к вибрации вследствие дополнительного поджатия их газом повышенного давления к стенкам цилиндра.

Однако из-за наличия канала постоянного сечения, в который непрерывно поступает пульсирующий поток продуктов сгорания, вибрация колец все же остается весьма значительной.

Известен также поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей iMepe, две канавушки под поршневые кольца, связанные между собой внутренним каналом через клапан прямого действия для перепуска газа из верхней канавки в нижнюю (2).

Наличие регулируемого запорного органа во внутренних каналах, связывающих поршневые канавки, обеспечивает более эффективное поджатие поршневых колец к стенкам цилиндра и, как следствие, улучшение герметичности камеры сгорания двигателя.

Однако при аккумулировании газа, имеющего повышенное давление, в межкольцевом объеме и внутренних каналах, связывающих поршневые канавки, вибрация колец практически не устраняется.

Особенно неблагоприятное воздействие на

10 герметичность камеры сгорания и прочность поршневых колец оказывает их вибрация в высокооборотных, формированных двигателях внутреннего сгорания, обусловленная значительными инерционными си15 лами. В таких двигателях к вибрации и поломкам склонны в первую очередь нижние кольца.

Целью изобретения является уменьшение вибрации поршневых колец, особенно в форсированных по числу оборотов двигателях, путем снижения пульсаций газа.

Это достигается тем, что в канале, связывающем поршневые канавки, дополнительно установлен клапан обратного действия, обеспечивающий разрядку межкольцевого объема в определенные периоды рабочего цикла двигателя.

На чертеже схематично показан предлаЗ0 гасмый поршень.

731014

Р Р .,,„ „.(hP

2 9Ссс. о! 1 с где P!— азов в верхней ка50 газов в нижней кадавление г навке; давление павке; крсстическая частота вращения колен вала; удельный вес материала кольца; 55 высота кольца; радиус кривошипа; ускорение сипы тяжести; отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. 50

П,(р

h—

Я вЂ”вЂ”

Л

Поршень 1 содержит, по меньшей мере, ;гс канавки 2 и 8 соответственно под поршневые кольца 4 и 5; связанные между

;..обой впутрснним каналом б через клапаны прямого 7 и обратного 8 действия. Кон,.труKTHBHo система клапанов 7 и 8 может быть выполнена, например, в виде стакана

0, запорного органа 10, пружины 11 и тарелки 12, под которой размещен стержень с запорным органом 18 и пружина 14 кла- i0, ана 7 прямого действия.

Работаст поршснь следующим образоil !.

Горение топлива в ка,мере сгорания резско повышает давление газа в пей, застав- С5 ляя поршень 1 перемещаться, а газ посту-!!ать под поршневую канавку 2, в обход кольца 4, через внутренний канал б к клапану 7 прямого действия. Отжимая IIB своем пути стержень с ".апорным органом

18 и преодолевая встречное, усилие пружины 14, частично сдроссслированный газ засюлняст мсжкольцевой,объем и поршневую канавку 8, прижимая кольцо б к поверхности цилиндра с усилием, определяемым жесткостью пружины 14.

При сии>кении давления газа вследствие перемещения поршня 1 клапан 8 обратного действия за счет поднятия запорного органа 10, опирающегося на стакан . 7 н пружсину 11, установленную на тарелке 12, выпускает избыточный газ высокого давления в верхнюю канавку 2 под кольцо

4, вновь создавая необходимое под>катие ro к поверхности цилиндра, выравнивая давление по его обеим сторонам и снижая вибрацию при сжап!ии и расширении.

Подбирая соответствующие усилия пру>кин клапанов прямого и обратного действия, можно обеспечить резкое снижение пульсаций давления на расчетных режимах

;свсигатсля.

Условие вибрации кольца можно описать выражением:

Минимальный перепад давлений, необходимый для устойчивой работы колец, опрс„слястся выражением: —. - h 7 ",. п,,.р спин . = . " (1 > ° (-)

45!7. л

Таким образом, можно предположить, что отссошсние квадрата критической частоты вращенсия коленвала к средней газовой нагрузке для данного двигателя является величиной постоянной, Тогда, задаш ый переход давлений КР, находится из выражения:,, Р ) P, 1 — /а - . (р, 1, P! l и,; где l:== " — коэффиц,сент повышения вибЕ!) роустойчивости,кольца:

2 (n...ð — заданная критическая частота вр а!щения коленвала) .

Вс:с>с !исса перепада давления КР, опре,сслястся выражением:

2D

2 - Р: -:= >

D b (4) где Р>сао — сила инерции кольца при положcнии поршHя В нижней мертвой точке;

D — диаметр цилссссдра; сс> — ширина кольца.

Лссализ виброустойчивости поршневых колец с использованием уравнений (1 — 4) и опытные данные приводят к выводу о возможности повышения этого показателя до

10! z и соответствующего увеличения литрогой мопс!сост и двигателя.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции !о 1423983, кл. F 02 F

5 00. опублик. 19 5.

2. Патент Германии ¹ 584б56, кл. 46 с, 10, опублик. 1933.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, две канавки под поршневые кольца, связанные между собой внутренним каналом через клапан прямого действия для перепуска газа пз верхней канавки в нижнюю, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью уменьшения вибрации колец путем снижения пульсаций газа, в канале дополнительно установлен клаган обратного действ!!я.

731014

Составитель В. Ткаченко

Техред А, Камышиикова Корректор И. Осиновская

Редактор Л. Павлова

Тнп. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 370/580 Изд. № 265 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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