Поршень для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02F3/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и касается конструкции поршней двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности цилиндропоршневой группы нутем уменьшения деформации поршня от тепловых нагрузок при одновременном снижении его массы.

На фиг. 1 изображен поршень, разрез по диаметральной плоскости, перпендикулярной оси отверстий под поршневой палец; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Поршень, выполненный из алюминиевого сплава, содержит головку I, юбку 2, бобышки 3 и 4 с отверстиями 5 и 6 в них под поршневой палец и терморегулируюшую стальную вставку 7, установленную во внутренней полости 8, ограниченной головкой 1 и юбкой 2, в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси 9 отверстий 5 и 6. Вставка выполнена Н-образной формы с двумя продольными стойками 10 и 11 и поперечной балкой 12. Концевые участки 13 и 14 продольных стоек 10 и 1 закреплены в юбке 2, а концевые участки 15 и 16 закреплены в головке 1.

Для повышения надежности связи концевых участков в головке и юбке поршня в них выполнены отверстия, которые заполняются материалом поршня в процессе его изготовления. Поперечная балка 12 соединяет средние незакрепленные участки 17 и 18 продольных стоек и расположена между бобьппками 3 и 4 и головкой 1 примерно посередине между осью 9 отверстий 5 и 6 и нижней плоскостью головки 1. Концевые участки 13 и 14 закреплены в юбке на ее участках, нижняя граница которого расположена ниже оси 9 отверстий под поршневой палец, верхняя граница расположена выше указанной оси. Расстояние между стойками 10 и 11, а также высота и толщина поперечной стойки 12 выбираются для каждой модели двигателя в зависимости от степени его форсировки. Юбка по всей высоте имеет продольные пазы 19 и 20, Biji- полненные по обе стороны от оси 21 поршня с угловой протяженностью, выбираемой в зависимости от форсировки двигателя, обуславливающей величину удельных давлений, передаваемых юбкой поршня на поверхность цилиндра.

OopujeHb работает следующим образом.

При работе двигателя температура стенок поршня распределяется неравномерно. Она достигает .максимальной величины в головке порщня и равна для бензинового двигателя средней форсировки 280-300°С. Температура в зоне направляющей части юбки поршня 150-180°С. Увеличение размеров поршня и перемещения концевых участков 15-16 продольных стоек в головке и участков 13 и 14 в направляющей части юбки поршня, пропорциональные соответствующим температурам в указанных зонах, будут различными. При этом благодаря наличию поперечной балки 12, соединяющей незакрепленные участки 17 и 18 продольных стоек, перемещения концевых участков 13 и 14, обусловленные тепловыми перемещениями концевых участков 15 и 16, имеют направления, противоположные теп ловому расширению юбки поршня, что обеспечивает наиболее эффективное терморегулирование юбки поршня. В данном случае поперечная балка 12 служит упругим шарниром, относительно которой совер5 шают поворот продольные стойки. Если в известных конструкциях поршня устанавливаемые в них вставки обеспечивают пассивное терморегулирование, при котором вставка не дает возможности расширяться юбке в направлении, перпендикулярном

0 оси отверстий для пальца, то в предлагаемой конструкции терморегулирование происходит на основе принципа активного терморегулирования, основанного на разности температур в зонах концевых заделок в голов5 ке и юбке поршня. В зависимости от геометрических размеров поршня и уровня его теплонапряженности степень активного терморегулирования может регулировать путем варьирования расстоянием между концевыми участками 15 и 16 стоек 10 и 11 в

0 головке порщня, положением поперечной балки 12 по высоте стоек 10 и 11. Н-образ- ная вставка обеспечивает также высокую жесткость юбки при действии боковой силы. Управляемое тепловое расширение направляющей части юбки поршня при уста5 новке Н-образной вставки обусловливает возможность установки оптимального теплового зазора между юбкой поршня и цилиндром, что улучшает условия работы поршневых колец за счет меньшего перекоса при

0 перекладке поршня, позволяет увеличить срок службы деталей цилиндропоршневой группы, снизить потери на трение в двигателе и, как следствие, уменьшить расходы топлива двигателем. Повышенная жесткость юбки поргпня при установке Н-образной

вставки обусловливает возможность исключения дополнительной бобышки для крепления вставки и, как следствие, снижения массы поршня. Дополнительное снижение его массы достигается за счет выполнения по

Q всей высоте юбки продольных пазов при сохранении при этом необходимой жесткости конструкции.

Формула изобретения

5 1. Поршень для двигателя внутреннего сгорания из легкого сплава, содержащий головку, юбку, бобышки с отверстиями под юршневой палец и терморегулирующую

вставку, расположенную во внутренней полости, ограниченной головкой и юбкой, в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец, и выполненную из материала с меньшим коэффициентом температурного расширения и большим модулем упругости, чем материал поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения деформации от тепловых нагрузок при одновременном снижении массы, термо- регулирующая вставка выполнена Н-образ

ной формы, причем верхние и нижние концевые участки продольных стоек закреплены соответственно в головке и юбке, а поперечная балка связана со средними незакрепленными участками продольных стоек и размещена между головкой поршня и бобышками под поршневой палец.

2. Поршень по п. 1, отличающийЬя тем, что в юбке поршня выполнены продольные сквозные пазы, размещенные по обе стороны от вертикальной плоскости, проходящей через ось отверстий под поршневой палец.

Изобретение относится к двигателе- строению и позволяет повысить надежность цилиндро-поршневой группы путем уменьшения деформации поршня от тепловых 15 нагрузок при одновременном снижении его массы. В поршне установлена терморегули- рующая вставка 7 Н-образной формы с двумя продольными стойками 10 и 11, концевые участки 13 и 14 каждой из них закреплены в головке и юбке 2, и с поперечной балкой 12, соединяюш,ей незакрепленные участки продольных стоек и расположенной между головкой 1 и бобышками под поршневой палец. При работе двигателя вследствие различных значений температур стенок головки .и юбки перемещения концевых участков вставки, закрепленных в юбке, будут иметь направления, противоположные тепловому расширению юбки поршня. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 16 1 & (Л со 00 о 00 Фиг.1

J le

20

Фиг. 2

Составитель В. Лобанов

Техред И, ВересКорректор Л. Пи.липенко

Тираж 503Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по де.пам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у.п. Проектная, 4