ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F01P3/04 F02F3/16 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС).

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр и его головку, поршень с цилиндрическим хвостовиком, выполненным со стороны коленчатого вала, системы воспламенения и выхлопа отработанных газов и систему охлаждения поршня, включающую втулку с полостью, с магистралями подвода и отвода жидкого теплоносителя, сообщенными с полостью втулки, причем втулка сопряжена с хвостовиком подвижно.

Недостаток известного двигателя заключается в большой массе и больших инерционных нагрузок.

Задача изобретения снижение массы и инерционных нагрузок.

Задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр и его головку, поршень с цилиндрическим хвостовиком, выполненным со стороны коленчатого вала, системы воспламенения и выхлопа отработанных газов и систему охлаждения поршня, включающую втулку с полостью, и магистрали подвода и отвода жидкого теплоносителя, сообщенные с полостью втулки, втулки сопряжения с хвостовиком подвижно, причем крепление втулки с цилиндром выполнено в виде перемычек с каналами, последнее соединены гибкими вставками с магистралями, нижний конец выполнен разъемным и содержит втулку для крепления пальца шатуна.

На чертеже представлен разрез двигателя по оси цилиндра.

Двигатель содержит головку 1 цилиндра и сам цилиндр 2, поршень 3 с цилиндрическим хвостовиком 4, который подвижно сопрягается с втулкой 5 с полой полостью 6 и креплением 7 втулки 5 к цилиндру. В перемычках крепления 7 выполнены каналы 8, которые соединены гибкими вставками 9 с системой подвода и отвода жидкого теплоносителя для отвода тепловой энергии. Коленчатый вал 10 соединен шатуном 11 с хвостовиком 4.

Двигатель работает следующим образом.

При движении хвостовика 4 он своей цилиндрической частью постоянно находится в подвижном сопряжении с втулкой 6, от которой происходит теплоотвод за счет полости 6 через каналы 8, которые соединены гибкой вставкой 9 с системой подачи и отвода жидкого теплоносителя. Это обстоятельство позволяет охладить втулку и отводить тепловую энергию от хвостовика 4, через него от поршня 3, а также от шатуна 11, снижая тепловой поток на коленчатый вал 10. Втулка 5 воспринимает радиальные усилия и не позволяет им передаваться на поршень и далее на зеркало цилиндра 2.

Поршень 3 и хвостовик 4 выполняются зацело литьем, а обрабатываются за одну установку на токарной группе станков. Это обеспечит соосность сопрягаемых поверхностей поршня и хвостовика. Технологически нижний конец хвостовика должен быть выполнен разъемным с втулкой под палец шатуна 11 для удобства сборки. Это может быть резьбовое соединение.

Классы точности поверхности цилиндра и хвостовика должны быть одинаковы, но т. к. диаметр хвостовика много меньше, то гарантированный зазор будет в указанном сопряжении много меньше.

Это позволяет использовать поршень без уплотняющих колец, протекающей смеси будет, по крайней мере, не больше, чем при использовании уплотняющих колец в существующих конструкциях.

Крепление 7 выполнено с перемычками и внешним кольцом, которое нужно базировать по наружному диаметру с цилиндром 2 по его выточке. Возможна совместная обработка при штифтах и поверхности зеркала и поверхности сопряжения с втулкой 6. Т.е. технологически возможно получение надежного сопряжения по всем подвижным соединениям без особых приемов.

Конструкция позволяет резко сократить ширину поршня 3, так как он не нужен для обеспечения направления, эту функцию выполняет втулка 5 и хвостовик 4, а это снижает подвижные массы, даже если будут частично сохранены уплотняющие кольца.

Теплоотвод может быть осуществлен и просто контактом втулки 5 через крепление 7 с поверхностью цилиндра 2, от которого отводится тепло циркуляцией жидкого теплоносителя в рубашке блока цилиндров. Возможно использование прямого теплоотвода для мощных двигателей любого типа и контактный теплоотвод в двигателях малой мощности.

Таким образом достигаются все поставленные цели:
устранение радиальной силы на поршне;
качественное направление движения по соотношению длины сопряжения к диаметру;
снижение проточек из надпоршневой полости и массы поршня, что улучшит динамику работы системы;
теплоотвод от поршня и снижение теплового потока на коленчатый вал вплоть до полного его устранения.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, поршень с цилиндрическим хвостовиком, выполненным со стороны коленчатого вала, системы воспламенения, выхлопа и охлаждения поршня. Последняя выполнена в виде втулки с полостью и магистралями подвода и отвода жидкого теплоносителя. Втулка подвижно сопрягается с хвостовиком поршня. Крепление втулки с цилиндром выполнено в виде перемычки с каналами, последние соединены гибкими вставками с магистралями. Нижний конец хвостовика выполнен разъемным и содержит втулку для крепления пальца шатуна. 1 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр и его головку, поршень с цилиндрическим хвостовиком, выполненным со стороны коленчатого вала, системы воспламенения и выхлопа отработанных газов и систему охлаждения поршня, включающую втулку с полостью, и магистрали подвода и отвода жидкого теплоносителя, сообщенные с полостью втулки, причем втулка сопряжена с хвостовиком подвижно, отличающийся тем, что крепление втулки с цилиндром выполнено в виде перемычек с каналами, последние соединены гибкими вставками с магистралями, причем нижний конец хвостовика выполнен разъемным и содержит втулку для крепления пальца шатуна.