ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F02F3/02 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям поршней с поршневым пальцем.

Известна конструкция поршня для двигателя внутреннего сгорания, состоящая из цилиндрической юбки, в которой находятся две бобышки с отверстием, которые являются соосными, и каждая бобышка, находясь в области между отверстием и днищем поршня, образует внутреннее полое пространство, которое через каналы является связанным как с отверстием для установки, так и с внутренним пространством поршня (см. заявку ФРГ 2909003, кл. F 02 F 3/16 от 08.03.79г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, относятся сложность контроля качества внутренней поверхности полости и снижение надежности работы поршня.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является конструкция поршня из алюминиевого сплава для ДВС, включающая головку с камерой сгорания в днище и зоной канавок для поршневых колец, цилиндрическую юбку с бобышками для поршневого пальца, где на участках между канавкой для нижнего компрессионного кольца и верхней точкой отверстий в бобышках предусмотрены разгрузочные глухие отверстия, направленные внутрь и расположенные по обе стороны плоскости, в которой расположена ось поршневого пальца (см. заявки ФРГ 3908810, кл. F 02 F 3/00, С 22 С 21/00 от 17.03.89г. и ЕПВ 0387931, кл. F 16 J 1/16 от 22.02.90г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, принятого за прототип, относятся уменьшение теплоотвода от нагретой части поршня к юбке поршня, а также снижение несущей способности части поршня, находящейся над глухим отверстием, ввиду нарушения передачи усилия от газовых сил от головки к поршневому пальцу.

Сущность изобретения - обеспечение отсутствия перегрева и повышение работоспособности поршня в месте контакта поршневой бобышки с поршневым пальцем на всех режимах работы ДВС, уменьшение веса и потерь на трение.

Технический результат - повышение надежности и долговечности поршня, уменьшение удельного расхода топлива и выбросов вредных веществ.

Для достижения указанного технического результата в поршне, содержащем головку с камерой сгорания в днище и канавками для поршневых колец, цилиндрическую юбку с бобышками с отверстиями под поршневой палец, где в каждой бобышке поршня над поверхностью отверстия для поршневого пальца выполнены разгрузочные отверстия, особенностью является то, что разгрузочные отверстия расположены поперек оси поршневого пальца в плоскости, перпендикулярной оси поршня.

На чертежах представлено: на фиг.1 изображен поршень, вид спереди в разрезе; на фиг.2 - разрез поршня, выполненного по разгрузочным отверстиям, вид сверху.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания включает: головку 1 с камерой сгорания в днище и канавками для поршневых колец; юбку 2 поршня; бобышки 3 с отверстиями под поршневой палец 4; разгрузочные отверстия 5, выполненные на некотором расстоянии выше поверхности отверстия для поршневого пальца поперек бобышки в плоскости, перпендикулярной оси поршня. В каждой бобышке для тепловой и механической разгрузки верхней поверхности отверстия для поршневого пальца выше этой поверхности выполнено одно или несколько отверстий, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси поршня, и поперек оси отверстий для поршневого пальца.

Работа поршня осуществляется следующим образом. Воздействие высокой температуры и давления газов на головку поршня 1 вызывает его нагрев и деформацию. Тепло от поверхности нагрева распространяется внутрь поршня и рассеивается через поверхности контакта с менее нагретыми деталями, моторным маслом и картерными газами. Усилие от давления газов передается через материал головки поршня в бобышки 2 и далее через поверхность отверстия для поршневого пальца 4 к механизму преобразования, например кривошипно-шатунному механизму. Работоспособность высоконагруженных поверхностей для поршневого пальца в бобышках значительно снижается проникающим к ней тепловым потоком от близкорасположенных нагретых поверхностей, в частности камеры сгорания. Кроме того, тепло выделяется от трения при вращении поршневого пальца. Отвод тепла от внутренней области площади контакта происходит менее интенсивно, чем от периферийной части площади. Больший нагрев внутренней области приводит к местному искажению (выпячиванию) поверхности вследствие теплового расширения, росту контактных напряжений, еще большему выделению тепла и, в итоге, к прихватам, задирам и аварии.

Преимущество изобретения состоит в том, что наличие отверстий, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси поршня, и поперек оси отверстий для поршневого пальца, прерывает тепловой поток от нагретой части поршня к поверхности отверстия для поршневого пальца и одновременно уменьшает силовое воздействие в зоне отверстия, что обеспечивает стабильную работу пары "палец-бобышка" поршня. Наличие отверстий не ухудшает конструктивно-силовую схему поршня и не препятствует теплоотводу от головки к юбке. Изготовление разгрузочных отверстий механической обработкой гарантирует высокое качество и низкую шероховатость их внутренней поверхности, что обеспечивает достаточный запас усталостной прочности.

Изобретение обеспечивает отсутствие перегрева и повышение работоспособности поршня в месте контакта поршневой бобышки с поршневым пальцем на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания. Для этого разгрузочные отверстия в полости каждой бобышки расположены поперек оси поршневого пальца в плоскости, перпендикулярной оси поршня. 2 ил.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания, включающий головку с камерой сгорания в днище и канавками для поршневых колец, цилиндрическую юбку с бобышками с отверстиями под поршневой палец, в каждой бобышке поршня над поверхностью отверстия для поршневого пальца выполнены разгрузочные отверстия, отличающийся тем, что разгрузочные отверстия расположены поперек оси поршневого пальца в плоскости, перпендикулярной к оси поршня.