Поршень двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02F3/22 

Изобретение относится к машиностроению, а именно кдвигателестроению/и может быть использовано при конструировании охлаждаемых поршней двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - обеспечение улучшения охлаждения поршня.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого поршня; на фиг. 2 - продольный разрез головки поршня с переходом в виде конуса; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Поршень имеет криволинейное вогнутое днище 1, за одно целое с периферией которого выполнена направленная вниз бо- ковая стенка 2 поршня, в которой имеются четыре канавки 3 для поршневых колец. Еще одна канавка 4 в верхнем участке боковой стенки, расположенная вблизи верхней стороны поршня, служит для ввода в нее съемного инструмента при установке или рнятии поршня с головки соответствующего цилиндра двигателя.

Одно целое с днищем 1 поршня выполнено обращенное вниз кольцевое ребро 5, средний диаметр которого в показанном варианте равен точно половине диаметра пор- шчя, причем обращенный вниз торец 6 ребра прилегает к фланцу 7 поршневого штока 18. с которым поршень связан с по- мощью нескольких болтов 9. Выполненная отдельно кольцевая юбка 10 прикреплена болтами к нижней стороне боковой стенки 2 и уплотнена относительно фланца 7 по своей периферии с помощью уплотнитель- ного кольца 11, заделанного в периферический паз во фланце.

В целях наглядности изображения болт 9 с соответствующим резьбовым отверстием и отверстием с гарантированным зазором в юбке 10 с резьбовым отверстием в стенке 2 поршня показан повернутым в плоскость разреза соответствующего чертежа.

На участке между боковой стенкой 2 и внешней стороной ребра 5 поршень имеет несколько отверстий 12, верхние концы которых вблизи днища 1 поршня закрыты, а противоположные концы которых выходят в нижнюю кольцевую камеру 13. На своих закрытых концах отверстия 12 имеют вогну- тую криволинейную вершину. Отверстия 12, в данном случае имеющие оси, параллельные продольной оси поршня, отстоят друг от друга на одинаковом расстоянии, при этом образуются перегородки 14, выполни- ющие функцию усиливающих элементов между боковой стенкой 2 и кольцевым ребром 5.

В одном из вариантов конструкции (не показан) ось отверстия может образовывать

в радиальной плоскости угол 0-5° с продольной осью поршня. Это обеспечивает необходимое распределение охлаждения между днищем 1 поршня и его боковой стенкой. Если оси отверстий расположены, например, так, что они пересекают продольную ось поршня ниже днища, получается более интенсивное охлаждение области поршневых колец и днища по его периферии. Если же оси отверстий пересекают ось поршня над днищем, то можно получить более интенсивное охлаждение криволинейного участка днища над ребром 5. Каждое из отверстий 12 сообщается с центральной полостью 15 с помощью прямолинейного канала 16, проходящего от внутренней стороны ребра 5 вблизи точки его перехода в днище 1 поршня до точки вблизи закрытого конца 17 отверстия, причем ось канала расположена так, что она является касательной к воображаемому цилиндру, соосному с отверстием и имеющему в показанном случае диаметр, равный 0,5 диаметра отверстия.

На фиг. 1 переход между кольцевым ребром 5 и днищем 1 поршня показан таким, что в разрезе он имеет равномерную кривизну, а соответствующий переход на фиг, 1 выполнен в виде конической поверхности, соосной с поршнем. В последнем случае достигается уменьшение концентрации напряжений и облегчается механическая обработка протоков.

Поршневой шток 18 имеет центральное отверстие, которое с помощью вставки 19 разделено на внутренний канал 20 течения и внешний кольцевой канал 21 течения. Внутренний канал 20 своим верхним концом выходит в центральную полость 15, а внешний канал 21 в своей верхней части закрыт вставкой 19; Нижняя кольцевая камера 13, которая имеет гидравлическую связь, со всеми отверстиями 12, имеет также гидравлическую связь с каналом 21 через одно или более поперечные отверстия 22 во фланце 7.

Во время работы двигателя охладитель поршня, предпочтительно охлаждающее масло, подается с помощью насоса в канал 20 поршневого штока 18, возвращается охладитель через канал 21. Когда поршень перемещается вверх с возрастающим ускорением, охладитель, который может находиться в поршне, вынужден перемещаться обратно в поршневой шток; в соответствии с уменьшением ускорения, когда поршень приближается к верхней мертвой точке своего движения, охладитель проходит вверх через каналы 20 и 21 и далее в центральную полость 15 и отверстия 12 соответственно, а из последних - через отверстия 22 и нижнюю кольцевую камеру 13. На этом этапе движения поршня нижняя сторона днища охлаждается, следовательно, путем разбрызгивания. При дальнейшем движении поршня его охладитель вынуждается поступать в центральную полость 15 и проходит отсюда через каналы 16 в отверстия, благодаря тому, что охладитель протекает в отверстиях тангенциально, создается его интенсивное вращение. Вектор момента количества движения потока является практически параллельным направлению движения поршня и вращению охладителя. Следовательно, движению поршня препят- ствовать не будет. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке, создается перемещение масла из полости 15 и отверстий 12 и его возвращение обратно в полый поршневой шток, после чего цикл повторя- ется.

Формула изобретения 1. Поршень двигателя внутреннего сгорания, преимущественно судового дизеля, содержащий головку с днищем, во внутрен- ней полости которой за одно целое с днищем выполнено кольцевое ребро, сопряженное со штоком с образованием силового пояса поршня и центральной полости в головке, между вертикальной боковой стенкой головки и внешней стороной кольцевого ребра, выполнены дискретные глухие отверстия, параллельные оси поршня и равномерно расположенные по периферии, причем верхние глухие концы отверстий размещены са стороны днища, а открытые нижние связаны с нижней кольцевой камерой, в кольцевом ребре выполнены каналы, связывающие глухие отверстия с центральной полостью и нижней кольцевой камерой, а диаметр каждого из каналов меньше диаметра связанного с ним глухого отверстия, отличающийся тем, что, с целью улучшения охлаждения, ось каждого канала расположена касательно к вписанному в глухое отверстие соосно с ним цилиндру, диаметр которого составляет 0.4-0,6 диаметра глухого отверстия.

2. Поршень по п. 1,отличающий- с я тем, что, с центральной полостью при помощи канала сообщено каждое глухое отверстие.

3. Поршень по пп. 1 и 2, отличающий с я тем, что переход между внутренней поверхностью днища поршня и внутренней поверхностью ребра выполнен по конусу, соосно с поршнем, а точки выходов каналов в центральную полость лежат на конусе.

4. Поршень по пп. 1иЗ, отличающий с я тем, что внешние концы каналов смещены в одну и ту же сторону от осей соответствующих глухих отверстий.

Использование: в двигателестроению, в частности охлаждаемые поршни судовых дизелей. Сущность изобретения: поршень прикреплен к поршневому штоку 18 с помощью кольцевого ребра 5 передачи усилия, выполненного одно целое с днищем 1 поршня. Кольцевое пространство между боковой стенкой 2 поршня и ребром 5 имеет несколько отверстий 12, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии и проходящих параллельно оси поршня. Эти отверстия на своих концах 17. обращенных к днищу, имеют вогнутую криволинейную вершину, а их противоположные концы выходят в нижнюю кольцевую камеру 13 для охладителя поршня. Каждое отверстие соединяется с центральной полостью 15 поршня с помощью соответствующего канала 16, проходящего от области, где ребро 5 переходит в днище 1, до закрытого конца 17 отверстия 12. Во время работы двигателя охладителя поршня проходит через канал 20 поршневого штока 18 в центральную полость 15 и перетекает через каналы 16 в отверстия 12, причем здесь создается его интенсивное вращение, в результате чего получается усиленный теплоотвод от поршня к охладителю, отчего достигается улучшенное охлаждение поршня. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. ел С

Фиг. 2

фиг. 5