Поршень,автоматически регулирующий степень сжатия двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02B75/04 

Изобретение относится к машиност роению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в конструкциях тронковых двигателей внутреннего сгорания. Известен поршень, автоматически регулирующий степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, содержащий оболочку, установленную с возможностью перемещения на вставке, свяванной с шатуном через опорные поверхности поршневого пальца, камеру переменного объема, выполненную между оболочкой и вставкой, канал подвода масла к камере .переменного объе ма, снабженный обратным клапаном, и канал слива масла из камеры, снабженный редукционным клапаном m . Однако при работе известного поршня расстояние между днищем порш ня и осью пальца уменьшается путем выпуска масла из камер переменного объема в картер двигателя, при этом масло сливается, не улучшая смазку соединений. Таким образом масло, подаваемое в соединение пальца со втул кой из систекы смазки двигателя, не попадает на поверхность втулки, воспринимающей, давление пальца, что приводит к повьшенному износу, умень шению ресурса ДВС и снижению надежности его работы. Цель изобретения - повышение ресурса и надежности работы двигателя за счет улучшения смазки пальца порш ня. Поставленная цель достигается тем, что в поршне,-автоматически рвгулирукхцем степень сжатия двигателя внутреннего сгоранияj содержащем оболочку, установленную с возможностью перемещения на вставке, связанной с шатуном через опорные повер ности поршневого пальца, камеру переменного объема, выполненную между оболочкой и вставкой, канал подвода масла к камере переменного объема, снабженный обратным клапаном, и канал слива масла из камеры, снабженный редукционным клапаном, камера переменного объема связана с опорной поверхностью пальца, причем связ выполнена при помощи капиллярных каналов, вьтолненных во вставке, а mia щадь торцовой стенки камеры переменного объема выполнена меньше площа,ди опорной поверхности пальца. На фиг. 1 показан поршень, общий вид на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1. Поршень состоит из вставки I и оболочки 2. Во вставке 1 имеются две втулки 3, в которых подвижно установлен палец 4, неподвижно закрепленный в шатуне 5. В камере переменного Ьбъема 6 подвижно установлена стенка 7, прикрепленная к оболочке 2. Капиллярные каналы 8 соединяют камеру переменного объема 6 со втулками 3. Канал 9 с подвижной втулкой 10 и невозвратным клапаном 11 соединен с камерой переменного объема 6 и с масляным каналом 12 шатуна 5. Заглушки 13 закрыв.ают отверстия во вставке 1, предназначенные для установки втулок 3 и пальца 4. В полости 14, расположенной в нижней части вставки 1, подвижно в осевом направлении установлено кольцо 15, прикрепленное шпильками 16 к оболочке 2. Камера переменного объема соединена с картером двигателя каналом слива, снабженного редукционным клапаном 17. При этом площадь подвижной торцовой стенки 7 камеры переменного объема меньше, площади опорной поверхности пальца на 10-70%. Это объясняется тем, что оптимальной является подача масла в зону наибольших контактных давлений. Однако ввиду того, что средние контактные давления между пальцем и 1 . втулкой находятся в пределах 13-35 МПа, достигая 80 Ша у особо напряженных двигателей, для подачи масла в эту зону требуется различное давление. 1 Уменьшая площадь подвижной стенки камеры переменного объема, можно повысить давление в камере до любой, теоретически необходимой величины, но при этом повышаются требования к уплотнению подвижных поверхностей и к прочности стенок камеры переменного объема. Однако в случае, если масло не может проникнуть между контактными поверхностями в момент наи- больших контактных напряжений, оно может проникнуть на поверхность втулки, передающую наибольшие конг тактные давления, при повороте пальца и смещении направления действующих усилий. При обратном повороте

3

пальца это масло частично останется на поверхности.

Таким образом слой масла будет увеличен к моменту наибольших напряжений.

Поршень работает следующим образом.

Во время наполнения цилиндра двигателя свежим зарядом при действии сил инерции в направлении от пальца 4 в сторону оболочки 2 масло из шатуна 5 через подвижную втулку 10, канал 9 и невозвратный клапан 11 поступает в камеру переменного объема 6 и давит на торец стенки 7, прикрепленной к,оболочке 2. Под действием силы давления масла, сил инерции и силы трения поршневых колец расстояние между оболочкой 2 и пальцем 4 увеличивается. Вместе с оболочкой 2 в полости 14 движется кольцо 15, прикрепленное к ней шпильками 16. Движение оболочки 2 со стенкой 7 кольцом 15 и .шпильками 16 и наполнение камеры переменного объема маслом из системы смазки двигателя .продолжается до упора кольца 15 в торец полости 14..После воспламенения топлива давление масла в камере переменного объема 6 повышается. Невозвратный клапан 11 закрывается, препятствуя выходу масла в канал 9. Вследствие того, что площадь торца стенки 7 меньше поверхности втулки 3, воспринимакщей давление пальца 4, давление масла в камере переменного объема 6 превьппает контактные напряжения между поверхностями втулки 3 и пальца 4. Для достижения этого эффекта необходимо, чтобы площадь торца стенки 7 была меньше площади поверхности втулки 3 на Ю70%. Масло, преодолевая сопротивлёНие капиллярных -каналов и контактные давления поверхностей втулки 3

32039 , 4

и пальца 4, разделяет эти поверхности и обеспечивает смазку и жидкостное трение между ними. Заглушки I3 препятствуют попаданию масла 5 с поверхностей пальца 4 и втулки 3 на стенки щишндровой втулки двигателя внутреннего сгорания.

Вытеснение масла из камеры переменного объема через клапан 18 и ка10 налы 8 в момент действия на поршень давления расширяющихся газов уменьшает ее объем, приближает днище поршня к оси пальца и тем самым амортизирует резкое повышение давления в цилиндре

5 двигателя.

Использование изобретения позволит нагнетать смазку в зазор между втулкой поршня и пальцем, .передающим

0 усилие от порпшя к шатуну, В связи с тем, что подвижная стенка камеры переменного объема меньше опорной поверхности пальца на 10-70%, давление смазки будет всегда больше

5 давления взаимодействия пальца и

втулки. Это позволит обеспечить разделение указанных поверхностей слоем смазки и тем самым обеспечить переход от граничного к жидкостно0 му трению в этом соединении, за-счет чего снизить износ поверхностей до износов подшипников коленчатого вала, а также сннзить требования к антифрикционным свойствам материа, ла втулки,

Таким образом, использование предлагаемого устройства улучшает смазку соединения поршйя с шатуном и Q амортизирует резкое повышение давления в цилиндре двигателя. Это-позволит допустить работу двигателя при более высоких давлениях горения, что повысит его экономичность и мощность .

ПОРШЕНЬ, АВТОМАТИЧЕСКИ РЕГУЛИРУЩИЙ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО , содержащий оболочку, установленную с возможностЪю перемещения на вставке, связанной с шатуном через опорные поверхности поршневого пальца, камеру переменного объема, выполненную между оболочкой и вставкой, канал подвода масла к камере переменного .объема, снабженный обратным клапаном, и канал слива масла из камеры, снабженный редукционным клапаном, отличающийся тем, что, с целью повыше, НИН надежности, камера переменного объема связана с опорной поверхностью пальца, причем связь выполнена при помощи капиллярных каналов, выполненных во вставке, а площадь торцовой стенки камеры переменного объема выполнена меньше площади опорной поверхности пальца. (Л

puiJ