ШТАМПОВАННЫЙ ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02F3/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть использовано при проектировании поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны поршни ДВС, содержащие головку с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца и юбку с профилированной овально-бочкообразной рабочей поверхностью (см. Орлин А. С. Конструирование и расчет поршневых и комбинированных двигателей. - М.: Машиностроение, 1984, с.123-126).

Недостатком данной конструкции является то, что несмотря на попытки оптимизировать конструкцию поршня путем задания ей геометрических параметров, в достаточной мере не удается снизить расход топлива и шумность двигателя.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, принятым в качестве прототипа, является поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца и юбку с профилированной овально-бочкообразной поверхностью (см. патент РФ N 2007602, кл. F 02 F 3/00, 1994).

Данное техническое решение, хотя и обладает по сравнению с известными техническими решениями определенными преимуществами в части оптимизации параметров юбки поршня в процессе работы последнего, однако для такой категории поршней, как поршни, изготовленные методом штамповки, данный принцип профилирования и его параметры не являются оптимальными, в результате чего технический результат от реализации данного принципа является несколько негативным.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является оптимизация параметров профиля поршня как по его прочностным и динамическим характеристикам, так и с учетом его технологии изготовления с привязкой его параметров к конкретному типу двигателей (бензиновые или дизельные), что положительно скажется на повышении топливной экономичности и снижения шумности конструкции ДВС.

Это достигается за счет того, что в штампованном поршне для двигателя внутреннего сгорания, содержащим головку с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца и юбку с профилированной овально-бочкообразной поверхностью, отношение высоты головки с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца к диаметру цилиндра выполнено в зависимости от типа двигателя и в соответствии с соотношениями: для бензиновых двигателей Н_г.п/Д_ц= 0,21-0,23; для дизельных двигателей Н_г.п/Д_ц = 0,28-0,31, где Н_г.п - высота головки поршня; Д_ц - диаметр цилиндра, причем диаметральное отклонение в верхней кромке жарового пояса от номинального диаметра поршня выполнено в соответствии с соотношением Δ₁/Д_ц = (3,5-5,9)•10^-3.

На чертеже показан поршень с овально-бочкоообразной поверхностью.

Поршень для ДВС содержит головку 1 с жаровым поясом 2 и канавками 3 под компрессионные и маслосъемное кольцо (на чертеже не показаны), юбку 4 с профилированной овально-бочкообразной поверхностью 5. Диаметральное отклонение в верхней кромке 6 жарового пояса 2 от номинального диаметра поршня Д_ном относительно диаметра цилиндра Д_ц выполнено равным Δ₁/Д_ц = (3,5-5,9)•10^-3, отношение высоты головки с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца к диаметру цилиндра выполнено в зависимости от типа двигателя и в соответствии с соотношениями: для бензиновых двигателей Н_г.п/Д_ц - 0,21-0,23; для дизельных двигателей Н_г.п/Д_ц= 0,28-0,31, где Н_г.п - высота головки поршня; Д_ц - диаметр цилиндра.

Причем данные соотношения в отличие от уже известных из прототипа характерны для поршней, изготовленных методом штамповки, в результате которой структура материала поршня становится более прочной из-за отсутствия в заготовке погрешностей, возникающих при ее литье, в связи с чем возникает возможность и необходимость варьирования геометрическими профилями юбки поршня.

При изготовлении поршней из традиционных алюминиевых сплавов выдерживание геометрических параметров, описанных выше, возможно путем перехода от литья заготовок к их жидкой штамповке с последующей разработкой конструкции, реализующей все преимущества штампованных поршней. Как известно, умелое применение способа штамповки поршней повышает их термостойкость в 3-4 раза, улучшает также физико-механические свойства металла (предел текучести, прочностные характеристики, теплопроводности), а также позволяет уменьшить высоту головки и общую массу поршня. При снижении массы уменьшается интенсивность перекладок поршня, и как следствие, снижается шумность двигателя и повышается его экономичность.

Изобретение относится к двигателестроению и может найти применение при проектировании и изготовлении штампованных поршней для двигателей внутреннего сгорания. В конструкции штампованного поршня отношение высоты головки с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца к диаметру цилиндра выполнено в зависимости от типа двигателя и в соответствии с соотношениями: для бензиновых двигателей Н_г.п/Д_ц = 0,21-0,23 для дизельных двигателей Н_г.п/Д_ц = 0,28-0,31, где Н_г.п - высота головки поршня; Д_ц - диаметр цилиндра, причем диаметральное отклонение в верхней кромке жарового пояса от номинального диаметра поршня выполнено в соответствии с соотношением Δ₁/Дц = (3,5-5,9)•10^-3. Технический результат - оптимизация параметров профиля поршня. 1 ил.

Штампованный поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца и юбку с профилированной овальнобочкообразной поверхностью, отличающийся тем, что отношение высоты головки с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемные кольца к диаметру цилиндра выполнено в зависимости от типа двигателя и в соответствии с соотношениями:
- для бензиновых двигателей Н_г.п/Д_ц = 0,21 - 0,23,
- для дизельных двигателей Н_г.п/Д_ц = 0,28 - 0,31,
где Н_г.п - высота головки поршня;
Д_ц - диаметр цилиндра;
причем диаметральное отклонение в верхней кромке жарового пояса от номинального диаметра поршня выполнено в соответствии с соотношением: Δ₁/Д_ц = (3,5 - 5,9) • 10^-3.