ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02F3/02 

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

Известна конструкция поршня из алюминиевого сплава для ДВС, состоящего из головки, образованной днищем с выемкой камеры сгорания и зоной канавок для поршневых колец, и из юбки с бобышками, имеющими отверстия для поршневого пальца (заявка ФРГ 3908810, кл. F 02 F 3/00, опубл. 20.09.1996).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, является 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.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, принятого за прототип, является затруднение возможности выхода из отверстия попавшего в него моторного масла, возможное его коксование и уменьшение тем самым полезного эффекта.

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

Для достижения указанного технического результата в поршне, содержащем головку, образованную днищем с выемкой камеры сгорания и зоной канавок для поршневых колец, и цилиндрическую юбку с бобышками, имеющими внутреннюю полость над отверстием для поршневого пальца, особенностью является то, что полость в каждой бобышке поршня над поверхностью отверстия для поршневого пальца образована группой отверстий, расположенных поперек и вдоль оси поршневого пальца, причем отверстия соединены между собой и выходят на наружную поверхность поршня ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и соединяются с маслосгонной фаской на нижней поверхности, расположенной на нижней плоскости канавки для маслосъемного кольца, кроме того, часть отверстий выходит на внутреннюю поверхность поршня.

На наружной поверхности поршня отверстия расположены ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и сообщаются с маслосгонной фаской между юбкой поршня и нижней плоскостью канавки для маслосъемного кольца.

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 и охлаждающие отверстия 5, выполненные на некотором расстоянии выше поверхности отверстия для поршневого пальца таким образом, чтобы верхняя граница отверстий была ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца 6 и отверстия были соединены с маслосгонной фаской 7.

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 ним 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, и отверстий, ориентированных преимущественно вдоль оси поршневого пальца, соединяющих маслосгонную фаску с поперечными отверстиями и выходящих на внутреннюю поверхность поршня, 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. Кроме того, моторное масло, которое маслосъемное кольцо снимает с гильзы при движении поршня вниз, поступает через маслосгонную фаску в продольные и поперечные отверстия, охлаждая тем самым поршень, и далее сбрасывается внутрь 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 относится к области двигателестроения и может быть использовано в конструкциях поршней с поршневым пальцем. Технический результат: снижение температуры и повышение работоспособности поршня. В предлагаемом поршне полость в каждой бобышке поршня над поверхностью отверстия для поршневого пальца образована группой отверстий, расположенных поперек и вдоль оси поршневого пальца, причем отверстия соединены между собой и выходят на наружную поверхность поршня ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и соединяются с маслосгонной фаской на нижней поверхности, расположенной на нижней плоскости канавки для маслосъемного кольца, кроме того, часть отверстий выходит на внутреннюю поверхность поршня. 2 ил.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания, включающий головку, образованную днищем с выемкой камеры сгорания и зоной канавок для поршневых колец, и цилиндрическую юбку с бобышками, имеющими внутреннюю полость над отверстием для поршневого пальца, отличающийся тем, что полость в каждой бобышке поршня над поверхностью отверстия для поршневого пальца образована группой отверстий, расположенных поперек и вдоль оси поршневого пальца, причем отверстия соединены между собой и выходят на наружную поверхность поршня ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и соединяются с маслосгонной фаской на нижней поверхности, расположенной на нижней плоскости канавки для маслосъемного кольца, кроме того, часть отверстий выходит на внутреннюю поверхность поршня.