ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02F3/00 

Описание патента на изобретение RU2027889C1

Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к конструкциям поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен поршень, содержащий головку с наклонными и непараллельными канавками под уплотнительные кольца со смещенными отверстиями под шатунный палец относительно оси поршня [1].

Недостатком известного поршня является то, что проникающие газы в пространство между уплотнительными кольцами оказывают давление на боковую поверхность поршня и создают опрокидывающий момент, что исключает равномерное отжатие поршня от стенки цилиндра и приводит к точечному контакту поршня. Точечный контакт увеличивает трение и износ цилиндропоршневой группы, снижает мощность и долговечность двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности двигателя путем снижения трения в цилиндропоршневой группе.

Цель достигается тем, что в поршне двигателя внутреннего сгорания, содержащем наклонное днище и размещенные в непараллельных между собой канавках головки уплотнительные кольца в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, которая смещена относительно вертикальной оси поршня, канавки под уплотнительные кольца выполнены с различными углами наклона, увеличивающимися от кольца к кольцу в сторону, противоположную смещению оси поршневого кольца, а углы наклона канавок определены по формуле
tgα2= + tg α1
На чертеже изображена конструктивная схема поршня для двигателя внутреннего сгорания с векторами сил, действующих на него.

Поршень ДВС содержит головку 1 с наклонным дном 2 и канавками с уплотнительными кольцами 3 и 4, маслосъемное кольцо 5 и юбку 6 с шатунными отверстиями 7, расположенными по линии действия равнодействующей давления газа на дно или иначе расположенными на линии нормали к центру тяжести площади верхнего уплотнительного кольца.

Канавки с уплотнительными кольцами 3 и 4 выполнены с различными углами наклона к плоскости нормальной оси поршня, увеличивающимися от верхнего кольца.

Поршень работает следующим образом.

Под действием силы давления газа N на головку 1 поршень совершает рабочее движение. Проникающие газы через зазоры верхнего уплотнительного кольца 3 оказывают давление на цилиндрическую поверхность поршня, ограниченную соседними уплотнительными кольцами 3 и 4 с силами F на левую поверхность S1 и Т на правую поверхность S2. Эти силы направлены в противоположные стороны и при движении поршня удерживают его в равновесии относительно оси цилиндра, исключают его опрокидывание и точечный контакт со стенками цилиндра.

Это достигается тем, что последующие канавки с уплотнительными кольцами выполнены с увеличенными углами наклона. Например, угол наклона второго кольца 4 больше угла наклона первого (верхнего) кольца 3.

В этом случае левая боковая межкольцевая поверхность поршня S1, воспринимающая давление газа, оказывается по величине больше правой S2 (S1>S2), и следовательно, равнодействующая сила давления на левую межкольцевую поверхность больше равнодействующей, действующей на правую поверхность (F>Т). Соотношение этих сил во время рабочего хода поршня таково, что опрокидывающий момент на поршень относительно шатунного отверстия равен нулю (Fl1-Tl2=0).

Для обеспечения равенства моментов нулю угол наклона последующего уплотнительного кольца должен определяться по формуле
tgα2= + tg α1 где Δh - минимальное расстояние между соседними уплотнительными кольцами;
d - диаметр цилиндра;
l1 - расстояние по оси центра тяжести площади S1 до оси шатунного отверстия;
S1 - площадь проекции левой половины межкольцевой цилиндрической поверхности поршня на вертикальную плоскость;
l2 - то же, правой половины поршня;
α1 - угол наклона первого (предыдущего) уплотнительного кольца;
α2 - то же, второго кольца.

Угол наклона верхнего уплотнительного кольца α1 не должен превышать максимального угла отклонения шатуна ДВС.

Таким образом выполнение в поршне канавок с расположенными в них уплотнительными кольцами с увеличивающимися углами наклона обеспечивают равномерное отжатие поршня от стенки цилиндра без опрокидывания, что снижает трение в цилиндропоршневой группе и повышает надежность и долговечность двигателя.

Похожие патенты RU2027889C1

название год авторы номер документа
УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПОРШНЯ 2002
  • Акопов К.А.
RU2212577C1
СОСТАВНОЙ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ С УПЛОТНИТЕЛЕМ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2010
  • Салмин Владимир Васильевич
  • Нагорнов Вячеслав Анатольевич
RU2461727C2
СПОСОБ СБОРКИ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2008
  • Петров Александр Николаевич
  • Скворцов Василий Борисович
  • Скворцова Светлана Борисовна
  • Доброхотов Юрий Николаевич
RU2382220C2
Двигатель внутреннего сгорания 1990
  • Миронычев Михаил Андреевич
SU1726825A1
КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2008
  • Вагайцев Павел Сергеевич
RU2362930C1
Цилиндропоршневая группа поршневой машины 1989
  • Сергеев Геннадий Александрович
  • Вятченина Любовь Ивановна
  • Перлов Николай Алексеевич
  • Сельский Борис Евсеевич
SU1698470A1
УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПОРШНЯ 2002
  • Акопов К.А.
RU2206806C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ПОРШНЯ 2002
  • Литвиненко А.М.
RU2205997C1
ЦИЛИНДРОПОРШНЕВАЯ ГРУППА 2016
  • Безюков Олег Константинович
  • Афанасьева Ольга Владимировна
  • Первухин Дмитрий Анатольевич
RU2644434C1
ЦИЛИНДРОПОРШНЕВАЯ ГРУППА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1990
  • Галимов Борис Исмаилович
RU2028483C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 027 889 C1

Реферат патента 1995 года ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Использование: поршни двигателя внутреннего сгорания, позволяющие повысить надежность и долговечность двигателя за счет уменьшения трения поршня о цилиндр. Сущность изобретения: в поршне двигателя, содержащем головку с наклонными днищем и непараллельными уплотнительными кольцами, канавки под уплотнительные кольца выполнены с увеличивающимися от кольца к кольцу углами наклона в плоскости, перпендикулярной оси шатунного отверстия, что уменьшает силу прижатия поршня к стенке цилиндра и трение между ними за счет исключения точечного контакта поршня. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 027 889 C1

ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий наклонное днище и размещенные в непараллельных между собой канавках головки уплотнительные кольца в плоскости, перпендикулярной к оси поршневого пальца, причем последняя смещена относительно вертикальной оси поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения трения поршня о цилиндр, канавки под уплотнительные кольца выполнены с различными углами наклона, увеличивающимися от кольца к кольцу в сторону, противоположную смещению оси поршневого пальца, причем углы наклона канавок определены в соответствии с формулой

где Δh - минимальное расстояние между соседними кольцами;
d - диаметр цилиндра;
l1, l2 - расстояние по оси поршня от центра тяжести площади проекций левой и правой половин межкольцевой цилиндрической поверхности поршня на вертикальную плоскость соответственно;
α1, α2 - угол наклона первого (предыдущего) и второго (последующего) уплотнительных поршней.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2027889C1

Патент Германии N 492117, кл
Способ изготовления звездочек для французской бороны-катка 1922
  • Тарасов К.Ф.
SU46A1

RU 2 027 889 C1

Авторы

Петров Ю.М.

Даты

1995-01-27Публикация

1991-02-20Подача