СОСТАВНОЙ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02F3/28 F16J1/06 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршням двигателей внутреннего сгорания с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом.

Известен поршень (авт.св.СССР N 1361362, кл. F 02 F 3/00, 1987), который обеспечивает снижение трения и повышение долговечности сопряжения гильза-поршень.

Недостатком известного поршня является высокая его надежность. Это вызвано тем, что при высоких рабочих температурах происходит закоксовывание масла и, как следствие, залегание поршневых колец.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа поршень, содержащий головку с чашеобразной выемкой на днище, закрепленную на опоре с направляющим элементом (Орлин А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания, Машиностроение, М. 1970, с. 71, рис. 27).

Однако этот поршень имеет недостаточную надежность при воздействии на него повышенных тепловых нагрузок, т.к. при высоких рабочих температурах происходит закоксовывание масла и залегание поршневых колец. Не обеспечивается свободное перемещение его в цилиндре.

Целью изобретения является повышение надежности поршня при высоких температурах за счет исключения поршневых колец.

Указанная цель достигается тем, что в составном поршне двигателя внутреннего сгорания, содержащем головку с чашеобразной выемкой на днище, закрепленную на опоре с направляющим элементом, согласно предполагаемому изобретению, головка выполнена в виде сегментов, каждый из которых установлен подвижно на направляющем элементе опоры и поджат в направлении к рабочей поверхности цилиндра.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый составной поршень отличается наличием новых признаков.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими известными техническими решениями не позволило выявить отличительные от прототипа признаки. Это соответствует наличию критерия "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан составной поршень двигателя внутреннего сгорания продольный разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 развертка Б-Б на фиг. 2.

Составной поршень состоит из головки, выполненной в виде сегментов 1, днище головки имеет чашеобразную выемку 2, служащую камерой сгорания для воспламенения топливно-воздушной смеси. Опора 3 имеет направляющий элемент 4 и заканчивается наружной пультовой нарезкой 5 для крепления через опорную пластину 6 к штоку 7. Каждый из сегментов 1 подвижно установлен на направляющем элементе 4 и подкат в направлении к рабочей поверхности цилиндра 8, например пружинами 9, которые установлены в отверстиях 10, выполненных в теле направляющих. На наружной цилиндрической поверхности сегментов 1 выполнены выемки 11 для уменьшения площади контакта с рабочей поверхностью цилиндра 8 и отверстия 12 для стержней 13 из твердого смазочного вещества, например графита. Между собой сегменты 1 сопрягаются посредством лабиринтных уплотнений за счет выступов 14 и впадин 15.

Составной поршень работает следующим образом.

Сегменты 1 под воздействием пружин 9 принимаются своей наружной поверхностью к рабочей поверхности цилиндра 8. При движении поршня к верхней мертвой точке происходит процесс сжатия рабочего тела, сопровождающийся повышением давления, которое воздействует на внутреннюю поверхность чашеобразной выемки 2 и тем самым прижимает сегменты 1 к рабочей поверхности цилиндра 8 с еще большим усилием. В конце такта сжатия рабочее тело воспламеняется, сгорает и расширяется, при этом давление в цилиндре еще выше, а прижатие сегментов к рабочей поверхности цилиндра 8 будет еще больше. Выемки 11 на цилиндрической поверхности сегментов 1, уменьшая площадь контура их с рабочей поверхностью цилиндра 8, снижает трение и увеличивает удельное давление между сопрягаемыми поверхностями, а также способствует лучшему охлаждению воздухом сегментов при продувке.

Исключение поршневых колец и использование сухой смазки (графита) позволит обеспечить работу поршня при достаточно высоких температурах рабочего тела.

Таким образом использование предлагаемого составного поршня двигателя внутреннего сгорания позволит повысить надежность поршня при высоких температурах и увеличить термический КПД двигателя.

Использование: в двигателестроении, в частности в ДВС, с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом. Сущность изобретения: составной поршень содержит головку, выполненную в виде сегментов 1, каждый из которых установлен подвижно на направляющем элементе 4 опоры 3 и поджат к рабочей поверхности цилиндра 8 пружинами 9, которые установлены в отверстиях 10, выполненных в направляющих элементах 4. На наружной поверхности сегментов 1 выполнены в выемки 11 для уменьшения площади контакта с рабочей поверхностью цилиндра и отверстия 12 для стержней из твердого смазочного вещества. Предлагаемая конструкция исключает поршневые кольца и позволяет использовать сухую смазку. 3 ил.

Составной поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с чашеобразной выемкой на днище, закрепленную на опоре с направляющим элементом, отличающийся тем, что головка выполнена в виде сегментов, каждый из которых установлен подвижно на направляющем элементе опоры и поджат к рабочей поверхности цилиндра.