Поршень Советский патент 1983 года по МПК F02F3/00 

1 Изобретение относится к машиностроению , а именно к двигателестрое нию, и может быть использовано в высоко форсированных дизелях. Известны поршни для двигателя внут реннего сгорания, содержащие корпус. с днищем, покрытым теплозаадитнйм слоем, соединенным с поверхностью днища при помсяци упругого компенсатора ij.. Однако теплозащитный слой например стекло, имеет малую механическую прочность против воздействия вибраций, изгабаквдих и ударных нагрузок. Низкая теплопроводность слоя приводит к местным перегревам, которые достигают максимального значения в местах попадания на стенки жидкого топлива. -Поэтому такое покрытие не может быть использовано в качестве тепловой защиты поверяности стенок камеры сгорания дизелей. Целью изобретения является сниже ние тепловых потерь и повышение надежности . Для достижения поставленной цели, в поршне для двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с днищем, покрытым теплозащитным слоем соединенным с поверхностью днища при помощи упругого компенсатора, теплоз

(54) ПОРШЕНЬ щитный слой выполнен из стеклянных микрошаров с образованиет4 ячеек между ними, заполненных упругим компенсатором, причем расстояние от наружной поверхности микрошаров до поверхности упругого компенсатора по центру ячеек составляет C(6,18-0,5)ir ), где D - диаметр микрошаров, а толщина теплозсццитного слоя h равна 0,2-0,3 мм. На фиг.1 показан поршень с теплозащитным слоем; на фиг.2 - схема части днища поршня и теплозащитного слоя на фиг.З - схема тепловосприМимающей поверхности с ячейками треугольной форкы.. Поршень (фиг.1 ) состоит из корпуса 1 с днищем 2, на поверхности 3 которого выполнен теплозащитный слой 4. Теплозащитный слой 4 выполнен из стеклянных микрошаров 5 (фиг.2 и 3) соединенных между собой и днищем 2 поршня упругим компенсатором 6. Тепловоспринимающая поверхность теплозащитного слоя 4 сортоит из ячеек 7 (фиг. 2 и ЗЛ образованных свободной поверхностью 8 микрошаров 5 и упругого компенсатора 6, расположенного между микрошарами 5 в ячейке 7. Ячейки 7 выполнены треугольной формы.

как наиболее плотная и устойчивая структура по сравнению с другими формами, например четырехугольной. Теплозащитный слой 4 выполнен из частиц шарообразнойоформы - микрсхааров потому, что только шарообразная форма частиц обеспечивает равномерное и плотное расположение микрошаров 5 на защищаемой поверхности 3 днища 2, и одинаковую толщину слоя 4, равную (или кратную)) диаметру микрошаро 5. Толщина упругого компенсатора 6 выбирается из условий образования теплозащитного слоя 4.

На очищенную поверхность 3 днища 2 наносится слой упругого ком- . пенсатора 6, толщина которого не должна превышать после погружения слоя микрршаров 5 величины, при которой микрошар следующего слоя, попавший в ячейку 7, касался бы упруго го компенсатора б. Только это услови а именно максимальная толщина компенсатора б в центре ячейки 7 не должна соединяться с микрошаром, лежащим в ячейке, обеспечивает нанесение теплозащитного слоя 4./; Количество слоев, строго заданоХ

В дизеле тепловой поток подводится к поверхностям, образунлцим камеру сгорания циклически, т..е. неравнойерно во времени и различной величиtea по поверхностям. Тепловой удар воспринимают микрсяиары 5, образующие теплозащитный слой 4. Так как каждый микрошар 5 не связан жестко непосредственно друг с другом, то при различном нагреве микрошар 5 деформируется самостоятельно,-при этом воздействует лишь на упругий компенсатор б который компенсирует различные по величине деформации от рядом расположенкых микрошаров 5, это обеспечивает отсутствие напряжений в теплозащитном слое 4.

Период активного тепловыделения в .дизеле составляет примерно пятую часть цикла. Увеличение тепловоспринимающей поверхности увеличивает и количество теплоты, отдаваемое телом поршня во время наполнения рабочему / телу. Это снижает температуру поверхности поршня, и увеличивает работоспособность теплозащитного слоя 4 и упругого компенсатора б. Наличие

теплозащитного слоя 4 приводит к возрастанию амплитуды температурных колебаний в момент сгорания, что должно улучшать показатели цикла. Таким образом, надежность теплозащитного , слоя 4 обеспечивается и максимальной величиной тепловоспринимающей поверх ности.ячеек 7 и минимальной площадью упругого элемента б, контактируёмого с рабочим телом. Данные условия выполняются только при глубине ячейки, т.е. расстоянии от наружной поверхности микрошаров до поверхности упругого компенсатора по центру ячеек , рав ной

еЧО,8-0,5)1),

где D - диаметр микрошаров и толщина теплозащитного слоя h 0,2-0,3 мм.

Экономическая эффективность при внедрении поршня с теплозащитным слоем обеспечивает увеличение срока службы материала стенки на 30-35%, что также возможно и за счет снижения расхода топлива и .повышения КПД установки при снижении потерь теплоты в стенки в период сгорания.

Формула изобретения

Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с днищем покрытым теплозащитным слоем, соединненньм с поверхностью днища при помощи упругого компенсатора, о т л и чающийся тем, что, с целью снижения тепловых потерь и повышения надежности, теплозащитный слой выполнен из стеклянных микрошаров с образованием ячеек между ними, заполненных упругим компенсатором, причем расстояние от наружной поверхности микрошаров до поверхности упругого компенсатора по центру ячеек составляет г (0,18-0,5)D, где D диаметр микрошаров, а толщина теплозащитного слоя h равна 0,2-0,3 ,мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3829523 Н кл.123-191, опублик. 1973.