Поршень двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02F3/12 

срие.1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателесгроению, и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания ЭДВС.

Известен поршень ДВС, содержащий головку с канавками под поршневые кольца, огневое днище и полуразделенную камеру сгорания.

Недостаток известного поршня заключается в том, что полуразделенные камеры сгорания характеризуются большими относительными поверхностями охлаждения и объемно-пленочным смесеобразованием (относительная поверхность охлаждения определяется отношением площади поверхности камеры сгорания к ее объему), что снижает пусковые качества двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является поршень ДВС, содержащий головку с выемкой в его днище, жаропрочную вставку, выполненную в виде тела вращения и размещенную в выемке с зазором в ее данной части, и камеру сгорания, частично ог- раниченную вставкой и плавно сопряженную с горловиной. Камера сгорания размещена в зазоре и ограничена снизу донной частью выемки, а жаропрочная вставка выполнена из высокопористого материала со сквозными порами.

Недостатком описанного поршня является большая относительная поверхность охлаждения. При запуске холодного (непрогретого) двигателя значительная часть топлива (до 40-60%) наносится в виде пленки на стенки камеры сгорания, что отрицательно сказывается на пусковых свойствах двигателя.

Целью изобретения является ускорение прогрева поршня путем снижения относительной поверхности охлаждения поршня непрогретого двигателя, улучшение пусковых качеств двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в поршне ДВС, содержащем головку с выемкой в его днище, жаропрочную вставку, выполненную в виде тела вращения из высокопористого материала со сквозными порами, размещенную в выемке, и камеру сгорания, частично ограниченную вставкой с образованием верхней и нижней горловин, нижняя горловина камеры сгорания снизу закрыта пластиной, центральная часть которой закреплена на дне выемки, при этом пластина и жаропрочная вставка выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, например из иикели- да титана.

Известно, что никелид титана может быть получен как в виде сплошного материала, так и с пористой структурой. Пористый никелид титана получается прессованием и спеканием смеси никеля и титана. Поры в никелиде титана являются сквозными.

В предлагаемом поршне нижняя горловина камеры сгорания снизу закрыта пластиной, центральная часть которой закреплена на дне выемки, при этом пластина и жаропрочная вставка выполнены из

0 материала, обладающего эффектом памяти формы. В качестве материала использован никелид титана.

На фиг.1 изображен поршень непрогретого двигателя, общий вид; на фиг.2 - пор5 шень прогретого двигателя, общий вид.

Поршень ДВС содержит головку 1, в днище 2 которой расположена выемка 3. Нижняя часть выемки 3 образует донную часть 4, В выемке 3 установлена жаропроч0 ная вставка 5, выполненная в виде тела вращения из высокопористого материала со сквозными порами. В вставке 5 частично размещена камера сгорания 6 с образованием верхней 7 и нижней 8 горловин. Каме5 ра сгорания 6 снизу ограничена пластиной 9, центральная часть которой закреплена и в донной части 4 выемки 3, а края по периметру приподняты. Пластина 9 закрывает нижнюю горловину 8. Жаропрочная вставка

0 5 и пластина 9 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, в качестве которого использован никелид титана. Этот материал претерпевает мартен- ситное превращение с изменением

5 температуры окружающей среды.

При этом изделие из такого материала способно многократно изменять свою форму.

Поршень работает следующим обра0 зом.

В исходном положении при запуске холодного (непрогретого) двигателя температура поршня равна температуре окружающей среды. Установленная в выем5 ке 3 жаропрочная вставка 5 прижата к периферийной зоне донной части 4 выемки 3 (фиг.1).

При запуске двигателя с таким поршнем вследствие малой относительной поверхно0 сти охлаждения теплоотвод в поршень невелик, поршень быстро прогревается, улучшая пусковые свойства двигателя.

При нагреве двигателя температура поршня увеличивается. В жаропрочной

5 вставке 5 и пластине 9, выполненных из материала, обладающего эффектом памяти формы, происходит мартенситное превра- ч щение, и они изменяют свою форму. Пластина 9 своими краями прижимается к донной части 4 выемки 3. Жаропрочная вставка 5

приподнимается над периферийной зоной донной части 4 выемки 3 и образует зазор 10 (фиг.2).

Форма верхней горловины 7, образуемой центральной частью жаропрочной вставки 5, изменяется. В результате впрыскивания в объем камеры сгорания б через верхнюю горловину 7 топливо отражается от донной части 4 выемки 3 и пластины 9, распределяется по поверхности зазора 10, заполняет поры жаропрочной вставки 5 л оседает в виде пленки на поверхности камеры сгорания 6. Под действием высокой температуры топливо интенсивно испаряется и через сквозные поры жаропрочной вставки 5 поступает в надпоршневое пространство в виде нагретых паров, хорошо перемешивающихся со свежим воздушным зарядом. Жаропрочная вставка 5 и пластина 9 предотвращают проникновение открытого пла- мени на поверхность выемки 3, снижая нагрев и уменьшая потери теплоты через поршень. Теплота вставки вследствие ее капиллярности рационально расходуется на испарение топлива пропорционально его количеству.

Таким образом, на прогретом двигателе вследствие большой относительной поверхности охлаждения пленка топлива интенсивно испаряется с поверхности камеры сгорания 6, что уменьшает потери тепла через поршень и увеличивает полноту сгорания топлива.

С выключением двигателя и охлаждением поршня в материале жаропрочной встав- ки 5 и пластины 9 происходит обратное мартенситное превращение, и они занимают исходное положение (фиг.1).

При последующем запуске холодного двигателя цикл работы поршня повторяется.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что площадь камеры сгорания, заключенная в жаропрочной вставке, ограничена в непрогретом двигателе пластиной, которая закреплена центральной частью на дне выемки и закрывает нижнюю горловину камеры сгорания. Жаропрочная вставка и пластина выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, например никелида титана. При нагреве двигателя во вставке и пластине происходит мартенситное превращение, их форма изменяется и площадь камеры сгорания возрастает.

Ограничение площади камеры сгорания снижает относительную поверхность охлаждения поршня непрогретого двигателя, что улучшает пусковые качества двигателя и ускоряет его прогрев.

Формула изобретения

1.Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с выемкой в его днище, жаропрочную вставку, выполненную в виде тела вращения из высокопористого материала со сквозными порами и размещенную в выемке, и камеру сгорания, частично ограниченную вставкой с образованием верхней и нижней горловин, отличающийся тем, что, с целью ускорения прогрева путем снижения относительной поверхности охлаждения поршня непрогретого двигателя, нижняя горловина камеры сгорания снизу закрыта пластиной, центральная часть которой закреплена на дне выемки, причем пластина и жаропрочная вставка выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.

2.Поршень по п. 1,отличающийся тем, что в качестве материала с эффектом памяти формы использован никелид титана.

/

Изобретение относится к двигателест- роению, улучшает пусковые качества двигателя и ускоряет прогрев поршня. Поршень содержит головку 1, в днище 2 которой расположена выемка 3. В нижней части выемки Ч 3 установлена жаропрочная вставка (ЖВ) 5, выполненная из высокопористого материала. В ЖВ 5 частично размещена камера сгорания 6 с образованием верхней 7 и нижней 8 горловины. Камера сгорания 6 снизу ограничена пластиной 9, центральная часть которой закреплена в донной части 4 выемки 3, а края по периметру приподняты. Пластина 9 закрывает нижнюю горловину 8. ЖВ 5 и пластина 9 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, например из никелида титана. При изменении температуры поршня его относительная поверхность охлаждения меняется вследствие мартенситного превращения, происходящего в материале ЖВ 5 и пластине 9. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. В сь Ч) 00 N J

фиг. 2