Поршень Советский патент 1982 года по МПК F02F3/14 

(5+) ПОРШЕНЬ

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, применительно к поршням с теплозащитными покрытиями.

Известен поршень из легкого сплава для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус и выполненную в его днище камеру сгорания с размещенной в ней теплоизолирующей вставкой, поверхности которой вы- Q полнены с выступами 1 .

Недостатком известного поршня является низкая надежность поршня из- за перегрева вставки, ее высокой температуры и неравномерного отвода теп-|5 лоты от вставки, а также различных значений коэффициентов линейного расширения материалов вставки и поршня; ограниченная возможность предела форсировки двигателя, вызванная 20 повышением термического сопротивления поршня с ростом тепловой нагрузки что вызывает рост температуры поверхности вставки; низкая температура поверхности вставки на частичных нагрузках, что снижает экономичность двигателя.

Цель изобретений - повышение надежности поршня.

Указанная цель достигается тем, что вставка выполнена многослойной с основным и наружными слоями и сое динена с корпусом поршня, при помощи упругого элемента, причем размеры слоя вставки выполнены в соответствии с соотношением Ь-(0,1-0,5)а ciO,01 Ь d 0,05 Ь .)sf «0,5а где а - толщина основного слоя;

Ь - толщина наружного слоя; , с - высота выступов со стороны

камеры сгорания; d - высота выступов со стороны

корпуса поршня; f - толщина упругого элемента. На фиг, 1 показан поршень со вставкой и упругим элементом; на фиг. 2 - донышко поршня со вставкой с двумя наружными слоями при тол щине упругого элемента, равной сумме высот выступов на поверхностях наружного слоя вставки и тела доныш ка поршня; на фиг. 3 - то же, с одн наружным слоем при толщине упругого элемента больше суммы высот выступов на поверхностях вставки и тела донышка поршня. Поршень (фиг.17 состоит из тела 1, выполненного из легкого сплава (например, силумина), донышка 2, со стоящего из тела поршня 1 и вставки 3, соединенной с телом поршня I упругим элементом k. Вставка 3 образует камеру 5 сгорания и установлена в полость 6 тела поршня 1. Вст ка 3 многослойная (фиг.2) состоит из основного 7 и наружных 8 слоев и одного наружного 8 слоя (фиг.З). На поверхности наружного слоя В со сто роны камеры 5 сгорания выполнены выступы 9 и со стороны тела 1 доныш ка поршня-выступы 10. Между выступа 10 на наружном слое 8 и выступами 11 на поверхности тела донышка порш ня расположен упругий элемент k тол щиной, равной сумме высот выступов 10 и 11 (фиг.2) и больше суммы высо выступов 10 и 11 (фиг.З). Вставка 3 имеет один наружный слой 8 (при выполнении основного слоя 7 из прозрачного для теплового излучения пла мени материала), на поверхностях ко торого выполнены выступы 9 и 10. HopiusHb работает следукзщим образом. Подведенный к поверхности наружно го слоя 8 вставки 3 тепловой поток уменьшается за счет частичного или полного отражения его лучистой составляющей. Поглощенный наружной поверхностью 8 вставки 3 тепловой поток подводится к основному слою 7 вставки без изменения, так как наружный слой 8 вставки 3 имеет высокую теплопроводность. В то же время за счет теплопроводности тепловой поток перераспределяется вдоль поверхности вставки, что выравнивае.т , ее температуру за счет снижения температуры в наиболее нагретых местах вставки. Основной слой 7 вставки 3 подвергается воздействию уже выравненного стационарного теплового по114тока, который уменьшается за счет низкой теплопроводности основного слоя 7 вставки 3Перераспределение теплоты вдоль вставки 3 основным слоем 7 не осуществляется. Основной слой 7 вставки 3 полностью гасит колебаний температуры, вызванные циклическим воздействием подводимого теплового потока и при переходных режимах нагружения. Второй наружный слой 8 выравнивает тепловой поток аналогично первому слою, подводимый к упругому элементу it, чем предохраняет его от местных перегревов. Упругий элемент снижает температуру тела донышка поршня 1 и компенсирует разницу относительных перемещений тела поршня 1 и вставки 3, вызванных их неодинаковыми нагревом и отличием коэффициентов линейных расширений материалов. При этом упругий элемент i обеспечивает не зависящее от температурного состояния поршня 1 и вставки 3 значение термического сопротивления. Высота выступов 10 на поверхности наружного слоя 8 и 11 , а также на поверхности тела донышка 2 обеспечивает заданную толщину слоя упругого;.элемента 4, т.е. его термическое сопротивление. Тело донышка 2 поршня дополнительно снижает и угар. Таким образ9м, предлагаемое устройство поршня увеличивает снижение потерь теплоты с ростом тепловой нагрузки. Как показал эксперимент, проведенный с предлагаемым поршнем, переход двигателя с режима холостого хода до полной нагрузки изменяет температуру тела поршня на 10°С а на 50У поршня штатного исполнения 70 С. Это же повышает надежность поршня. Формула изобретения Поршень из легкого сплава для вигателя внутреннего сгорания соержащий корпус и выполненную в его нище камеру сгорания с размещеной в ней теплоизолирующей вставкой оверхности которой выполнены с высупами , отличающийся ем, что, с целью повышения надежости, вставка выполнена многослойюй с основным и наружными слоями л соединена с корпусом поршня при

помощи упругого элемента, размеры вставки выполнены ветствии с соотношением

Ь(0,1-0,5)а

CfO,Q Ь

drf 0,5 b

(с «-d),5a

где а - толщина основного Ь - толщина наружного

с - высота выступов со стороны

камеры сгорания; d - высота выступов со стороны

корпуса: поршня; f - толщина упругого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Великобритании № 15196 7, кл. F /В, опублик. 1978.

J S

ф1/г. /