EA016702B1 - Способ изготовления охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Способ изготовления охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- EA016702B1 EA016702B1 EA200900115A EA200900115A EA016702B1 EA 016702 B1 EA016702 B1 EA 016702B1 EA 200900115 A EA200900115 A EA 200900115A EA 200900115 A EA200900115 A EA 200900115A EA 016702 B1 EA016702 B1 EA 016702B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- piston
- ring
- cooling channel
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к созданию двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при формировании охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС). В основу изобретения положена задача увеличения интенсивности отвода тепла от головки поршня за счет оптимизации процесса формирования охлаждающего канала. Способ изготовления охлаждающего канала включает запрессовку внутреннего и наружного кольца с образованием полости масляного охлаждения, причем полость масляного охлаждения формируют в наружном кольце, а кольца изготавливают из нирезиста.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к созданию двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при формировании охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС). В основу изобретения положена задача увеличения интенсивности отвода тепла от головки поршня за счет оптимизации процесса формирования охлаждающего канала. Способ изготовления охлаждающего канала включает запрессовку внутреннего и наружного кольца с образованием полости масляного охлаждения, причем полость масляного охлаждения формируют в наружном кольце, а кольца изготавливают из нирезиста.
016702 В1
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к созданию двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при формировании охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известен способ изготовления трубчатого охлаждающего канала для поршня ДВС из легкого сплава [1], включающий гибку трубчатой заготовки в кольцо с последующей сваркой встык. На наружной стороне трубчатого канала устанавливают цилиндрические или кольцевые дистанционные элементы, которые свариваются со вставкой под поршневое кольцо для формирования зазора между радиально внутренней стороной вставки и радиально наружной стороной канала от 0,7 мм до 10% от диаметра поршня. Зазор необходим для беспрепятственного затекания металла в литейную форму при отливке поршня.
При таком исполнении канала происходит недостаточный отвод тепла от трущейся пары гильзапоршень. Данный способ предусматривает изготовление вставки под поршневое кольцо и трубчатого канала из материалов, имеющих более низкий коэффициент линейного расширения, чем у поршневого алюминиевого сплава. При последующем алитировании, перед заливкой алюминиевым расплавом и в процессе термообработки поршня может происходить нарушение сплошности между сплавом и внешней стенкой канала, что приводит к прорыву газов и влечет за собой вероятность отрыва дна поршня.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, его прототипом, является способ изготовления охлаждающей камеры ϋ-образного сечения [2], включающий изготовление металлического кольца профилегибочными операциями из полосы на шнековой оправке с последующей сваркой встык гнутого профиля. Далее свободные кромки кольца присоединяются к кольцевым гнездам на внутренней поверхности опорного ободка с помощью кольцевых сварных швов. В результате получается канал для охлаждения, внутренняя поверхность которого образована металлическим кольцом и поверхностью опорного ободка между кольцевыми гнездами.
Недостатком прототипа является то, что ϋ-образное металлическое кольцо имеет коэффициент линейного расширения более низкий, чем у поршневого сплава, что, в свою очередь, сказывается на интенсивности теплоотвода, из-за возможности возникновения зазора между кольцом и материалом поршня.
Задачей заявляемого изобретения является увеличение интенсивности отвода тепла от головки поршня, за счет оптимизации процесса формирования охлаждающего канала.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания, включающем соединение внутреннего и наружного кольца с образованием полости масляного охлаждения, полость масляного охлаждения формируют в наружном кольце, кольца изготавливают из нирезиста, а соединение колец выполняют запрессовкой при температуре наружного кольца 600-850°С, при натяге колец 0,6-1,2 мм, причем наружная поверхность внутреннего кольца и внутренняя поверхность наружного кольца выполняются с конусностью 3-10°.
Сущностью заявляемого технического решения является то, что коэффициент линейного расширения нирезиста близок к коэффициенту линейного расширения поршневого алюминиевого сплава, что способствует сохранению надежной связи между этими разнородными материалами в процессе циклического воздействия механических и термических нагрузок [3].
Нагрев наружного кольца до температуры менее 600°С недостаточен для запрессовки внутреннего кольца, так как при такой температуре происходит малое термическое расширение наружного кольца, диаметр наружного кольца изменяется на меньшую величину, чем значение натяга колец.
Температура нагрева наружного кольца до 850°С обеспечивает необходимое термическое расширение кольца при сборке.
Температура нагрева свыше 850°С экономически не целесообразна и приводит к уменьшению прочностных свойств наружного кольца.
При сборке с натягом колец меньше 0,6 мм в процессе алитирования происходит затекание металла в охлаждающую полость, а также выпадение внутреннего кольца при неоднородном нагреве, так как натяг колец должен быть не меньше, чем величина перемещения наружного радиуса внутреннего кольца при свободном термическом расширении в отсутствие градиента температуры.
При натяге колец свыше 1,2 мм запрессовка внутреннего кольца не возможна. Это связано с тем, что в результате остывания наружного кольца под действием сжимающих сил происходит растрескивание внутреннего кольца.
В процессе сборки колец возникают трудности запрессовки внутреннего кольца, связанные со сложностью центрирования наружного и внутреннего колец. Данная проблема решается изготовлением наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца с конусностью 3-10°.
При конусности менее 3° сложно сцентрировать внутреннее кольцо относительно наружного в процессе сборки.
При конусности более 10° происходит смещение внутреннего кольца во время алитирования и заливки металла, в результате чего металл затекает в охлаждающую полость.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен канал охлаждения поршня
- 1 016702 двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 изображена головка поршня двигателя внутреннего сгорания с охлаждающим каналом.
Охлаждающий нирезистовый канал состоит из охлаждающей полости (1), наружного кольца (2) и запрессованного внутреннего кольца (3).
В головке поршня двигателя внутреннего сгорания (1) на месте установки верхнего компрессионного кольца расположен охлаждающий канал (2).
Способ реализуют следующим образом.
Наружное кольцо (см. фиг. 1, поз. 2) охлаждающей камеры поршня двигателя внутреннего сгорания нагревают до температуры 600-850°С в течение 20-30 мин. После чего в него помещают холодное внутреннее кольцо (см. фиг. 1, поз. 3) и дают кольцам остыть. В процессе остывания внутренний диаметр наружного кольца уменьшается и за счет натяга 0,6-1,2 мм происходит запрессовка внутреннего кольца. Далее охлаждающая камера подвергалась алитированию и заливке в поршень. Затем поршень распиливали по радиальным направлениям в нескольких местах и оценивали качество сформированного канала.
Для исследования интенсивности теплоотвода было проведено компьютерное моделирование температурных полей поршней ДВС с охлаждающими каналами, изготовленными по заявляемому способу и прототипу. Моделирование проводилось в программном комплексе ΑΝ8Υ8 [4] методом конечноэлементного анализа. В результате компьютерного моделирования были построены 3-мерные модели, определены статические граничные условия и получены температурные поля поршней двигателей внутреннего сгорания.
Результаты исследований приведены в таблице.
| №, п/л | Режимы изготовления канала | Температура в районе верхнего компрессионного кольца, °С | Увеличение интенсивности теплоотвода при формировании канала по заявляемому способу, в сравнении с прототипом, % | Примечание | ||
| Температура запрессовки, °С | Натяг колец, мм | Конусность колец, град. | ||||
| 1 | 750 | 0,4 | 4 | Выпадение кольца при алитировании | ||
| 2 | 850 | 0,7 | 5 | 243-255 | 4-11 | - |
| 3 | 800 | 1,0 | 15 | Смещение внутреннего кольца при нагреве | ||
| 4 | 700 | 1,0 | 3 | 245-258 | 3-10 | - |
| 5 | 650 | 1,5 | 7 | Невозможно запрессовать внутреннее кольцо | ||
| 6 | 750 | 0,9 | 6 | 232-248 | 6-15 | - |
| 7 | 700 | 0,8 | 2 | Сложно сцентрировать внутреннее кольцо относительно наружного при сборке | ||
| 8 | 600 | 1,2 | 9 | 245-254 | 4-10 | - |
| 9 | 800 | 0,6 | 10 | 247-256 | 4-9 | - |
| 10 | 550 | 0,8 | 8 | Недостаточное термическое . расширение для запрессовки | ||
| 11 | 950 | 0,9 | 6 | - | Разупрочнение наружного кольца | |
| 12 | прототип | 265-272 | - |
Из приведенных данных следует, что при использовании заявляемого способа формирования охлаждающего канала, интенсивность теплоотвода увеличивается до 15% по сравнению с прототипом и уменьшается вероятность нарушения связи между охлаждающей нирезистовой камерой и поршневым алюминиевым сплавом за счет близости коэффициентов линейного расширения.
Источники информации
1. Поршень из легкого сплава. Патент Германии № 10163060, МПК Г02Г 3/22, дата публикации 2003.07.10.
2. Металлическое кольцо на ободке для образования охлаждающего канала на поршне двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления. Патент Испании № 04000387, МПК Β21Ό 53/18, дата публикации 2005.03.07 (прототип).
3. Афанасьев В.К. [и др.]. Поршневые силумины/В.К. Афанасьев [и др.]. Кемерово, изд-во Полиграф, 2005, 161 с.
4. Изобелло А.Ю., Волочко А.Т. Моделирование распределения температурных полей поршня двигателя внутреннего сгорания//Новые функциональные материалы, современные технологии и методы исследования. Тезисы докладов 4-й региональной конференции молодых ученых. Гомель: ИММС НАЛ Беларуси, 2008.
- 2 016702
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ изготовления охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания, в котором соединяют внутреннее и наружное кольца с образованием полости масляного охлаждения, наружное кольцо изготавливают из нирезиста, отличающийся тем, что полость масляного охлаждения формируют в наружном кольце, внутреннее кольцо изготавливают из нирезиста, а соединяют кольца запрессовкой при температуре наружного кольца 600-850°С при натяге колец 0,6-1,2 мм, причем наружную поверхность внутреннего кольца и внутреннюю поверхность наружного кольца выполняют с конусностью 3-10°.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20081343 | 2008-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200900115A1 EA200900115A1 (ru) | 2010-04-30 |
| EA016702B1 true EA016702B1 (ru) | 2012-06-29 |
Family
ID=42307733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200900115A EA016702B1 (ru) | 2008-10-24 | 2008-12-17 | Способ изготовления охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA016702B1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU791983A1 (ru) * | 1979-01-04 | 1981-01-02 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Поршень дл двигател внутреннего сгорани |
| JP2002147606A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-22 | Mitsubishi Materials Corp | 冷却空洞付きピストン耐摩環およびその製造方法 |
| US20040069263A1 (en) * | 2001-01-11 | 2004-04-15 | Michael Ullrich | Method for producing a ring support with a sheet metal cooling channel welded thereon |
| DE10255691A1 (de) * | 2002-11-29 | 2004-06-09 | Mahle Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers für einen Aluminiumkolben |
| RU2313679C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2007-12-27 | Мале Гмбх | Составной охлаждаемый поршень для двигателя внутреннего сгорания |
-
2008
- 2008-12-17 EA EA200900115A patent/EA016702B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU791983A1 (ru) * | 1979-01-04 | 1981-01-02 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Поршень дл двигател внутреннего сгорани |
| JP2002147606A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-22 | Mitsubishi Materials Corp | 冷却空洞付きピストン耐摩環およびその製造方法 |
| US20040069263A1 (en) * | 2001-01-11 | 2004-04-15 | Michael Ullrich | Method for producing a ring support with a sheet metal cooling channel welded thereon |
| DE10255691A1 (de) * | 2002-11-29 | 2004-06-09 | Mahle Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers für einen Aluminiumkolben |
| RU2313679C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2007-12-27 | Мале Гмбх | Составной охлаждаемый поршень для двигателя внутреннего сгорания |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200900115A1 (ru) | 2010-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5096364B2 (ja) | 内燃機関用ピストンの製造方法 | |
| JP6622710B2 (ja) | 付加加工が燃焼ボウル周縁および冷却ギャラリーを製造することを特徴とする１部品ピストン | |
| KR101371313B1 (ko) | 엔진피스톤 냉각 갤러리 성형용 솔트코어 및 그 제조방법 | |
| KR101752216B1 (ko) | 보강된 이중 갤러리 피스톤 및 그 제작 방법 | |
| CN100347432C (zh) | 内燃机的、由多部分构成的冷却活塞及其制造方法 | |
| JP4224725B1 (ja) | シリンダブロックおよびその製造方法 | |
| CN108431392B (zh) | 用于内燃机的活塞以及制造该活塞的至少一部分的方法 | |
| JP2013542355A (ja) | 内燃機関用のピストンを製造する方法並びに内燃機関用のピストン | |
| US9291088B2 (en) | Piston assembly | |
| US8720319B2 (en) | Cylinder sleeve | |
| KR20170012320A (ko) | 고온 내연 기관용 키스톤 제 2 링 그루브가 있는 피스톤 | |
| DE60203122D1 (de) | Verfahren zur montage eines metallringes, das an einem trägerbund montiert und damit verlötet ist, um die ringförmige kühlleitung eines verbrennungsmotorkolbens zu bilden, und verfahren zur herstellung des rippenmetallringes | |
| KR20160146925A (ko) | 갤러리가 채워지는 강철 피스톤 | |
| EA016702B1 (ru) | Способ изготовления охлаждающего канала поршня двигателя внутреннего сгорания | |
| JP3945821B2 (ja) | 冷却通路を備えたピストン | |
| TWM594062U (zh) | 水冷式汽缸結構 | |
| CN108472785A (zh) | 用于制造内燃机的发动机缸体的方法 | |
| RU178559U1 (ru) | Многослойная трубная заготовка для формовки диска газотурбинного двигателя | |
| KR102364805B1 (ko) | 부가적인 기계가공을 통한 피스톤 링-벨트 구조 보강 | |
| JP2016205215A (ja) | シリンダブロックの製造方法 | |
| CN112302827B (zh) | 复合型内燃机缸盖 | |
| TWI714158B (zh) | 水冷式汽缸製作方法 | |
| KR100738997B1 (ko) | 금형 냉각장치 | |
| JP2008190472A (ja) | シリンダブロックおよびシリンダライナ | |
| RU2281179C2 (ru) | Способ изготовления сильфона |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |