RU186524U1

RU186524U1 - Поршень для двигателя внутреннего сгорания

Info

Publication number: RU186524U1
Application number: RU2018100297U
Authority: RU
Inventors: Ильгиз Асгатович Шамсиев
Original assignee: Ильгиз Асгатович Шамсиев
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-01-23

Abstract

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям поршней с поршневым пальцем. Поршень для двигателя внутреннего сгорания содержит головку (1), имеющую в днище камеру сгорания (2), которая выполнена цилиндрической, днище имеет конусную форму, кромка камеры сгорания занижена относительно периферии днища на 0,110 мм канавки (3) и (4) под компрессионные кольца, канавку (5) под маслосъемное кольцо, юбку (6) с бобышками (7), номинальное расстояние между ними составляет 45 мм, а угол наклона 20°, в которых выполнено отверстие (8) для поршневого пальца и внутренняя полость (9), расположенная над отверстием (8). Отверстие (8) выполнено с канавками (10) под стопорные кольца. Наружная поверхность поршня в плоскости, перпендикулярной оси симметрии поршня, имеет овальную форму, а в плоскости, проходящей через ось симметрии поршня - бочкообразную форму. Максимальный диаметр поршня расположен на расстоянии 104 мм от днища. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности поршня.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям поршней с поршневым пальцем.

Известен штампованный поршень для двигателя внутреннего сгорания, в конструкции которого отношение высоты головки с жаровым поясом и канавками под компрессионные и маслосъемное кольца к диаметру цилиндра выполнено в зависимости от типа двигателя и в соответствии с соотношением для дизельных двигателей Н_г.п./Д_ц=0,28-0,31, где Н_г.п. - высота головки поршня; Д_ц - диаметр цилиндра, причем диаметральное отклонение в верхней кромке жарового пояса от номинального диаметра поршня выполнено в соответствии с соотношением Δ/Д_ц=(3,5-5,9)10^-3 (см. патент RU №2112888, МПК6 F02F 3/00, опубл. 10.06.1998).

Недостатком известного технического решения является трудоемкость его изготовления.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с камерой сгорания в днище и канавками под компрессионные и маслосъемное кольца, юбку с бобышками, имеющими внутреннюю полость над отверстием для поршневого пальца, выполненным с канавками под стопорные кольца, отверстия для слива масла, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена цилиндрической, а на днище выполнены две выборки, смещенные в одну сторону относительно отверстия под палец, наружная поверхность поршня в плоскости перпендикулярной оси симметрии поршня имеет овальную форму, а в плоскости, проходящей через ось симметрии поршня - бочкообразную форму, при этом в юбке поршня выполнены сквозные отверстия для слива масла (см. патент RU №104246, U1, МПК F02F, опубл. 10.05.2011).

Недостатком известного технического решения является то, что днище поршня выполнено плоским не учитывающим деформацию, приводящем к ухудшению рабочего процесса и увеличению расхода топлива, в результате чего снижается надежность и долговечность конструкции.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение надежности и долговечности поршня двигателя внутреннего сгорания.

Для решения поставленной задачи в поршне для двигателя внутреннего сгорания, содержащем головку с цилиндрической камерой сгорания в днище сосной с осью поршня и канавками под компрессионные и маслосъемное кольца, юбку с бобышками, имеющими внутреннюю полость над отверстием для поршневого пальца, выполненным с канавками под стопорные кольца, отверстия для слива масла, наружная поверхность в плоскости, перпендикулярной оси симметрии поршня, имеет овальную форму, а в плоскости, проходящей через ось симметрии поршня - бочкообразную форму, в юбке поршня выполнены сквозные отверстия для слива масла

Кроме того, соотношение диаметра камеры сгорания и номинального диаметра поршня находится в диапазоне Д_КС./Д_ном. в пределах 0,5-0,55, днище поршня выполнено в виде конуса и кромка камеры сгорания занижена относительно периферии днища на 0,110 мм, максимальный размер овально-бочкообразного профиля наружной поверхности находится на расстоянии 104 мм от днища, расстояние между бобышками вдоль оси отверстия под палец составляет 45 мм, а угол наклона между поверхностями бобышек во внутренней полости поршня составляет 20 град.

Такая совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемый поршень, позволяет повысить его надежность и долговечность.

Выполнение камеры сгорания в совокупности с конусной формой днища позволило снизить расход топлива и обеспечить гарантированным минимальным зазором с днищем головки блока цилиндров, в результате чего повышается надежность и долговечность поршня.

Выполнение наружной поверхности поршня в плоскости, перпендикулярной оси симметрии поршня, овальной формы, а в плоскости, проходящей через ось симметрии поршня - бочкообразной формы и расположение точки с максимальным размером профиля на расстоянии 104 мм от днища, позволяет обеспечить оптимальные зазоры между поршнем и гильзой с учетом теплового расширения поршня и его деформации от газовых и инерционных нагрузок, а так же исключить заклинивание поршня и, тем самым, повысить надежность и долговечность поршня.

Выполнение бобышек с расстоянием между ними вдоль оси отверстия под палец 45 мм и углом наклона между поверхностями бобышек во внутренней полости поршня 20 град. позволяет увеличить опорную поверхность между бобышками и пальцем, между пальцем и верхней головкой шатуна уменьшить уровень контактных давлений, в результате чего повышается надежность и долговечность поршня.

Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом:

Фиг. 1 - поршень для двигателя внутреннего сгорания, в разрезе плоскостью перпендикулярной оси отверстия под палец;

Фиг. 2 - поршень для двигателя внутреннего сгорания, в разрезе плоскостью параллельной оси отверстия под палец;

Фиг. 3 - поршень для двигателя внутреннего сгорания, общий вид.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания содержит головку 1, имеющую в днище выполняемую с уклоном Т=0,110 мм от наружной поверхности к камере сгорания и расположенную на расстоянии Н=75,72…76,05 мм от оси отверстия под палец, цилиндрическую камеру сгорания 2 диаметр которой составляет 0,5…0,55 от номинального диаметра поршня, это позволяет уменьшить зазор между поршнем и днищем головки цилиндров и, как следствие, повысить надежность и долговечность поршня.

Канавки 3 и 4 под компрессионные кольца, канавку 5 под маслосъемное кольцо, юбку 6 с бобышками 7, в которых выполнено отверстие 8 для поршневого пальца и внутренняя полость 9, расположенная над отверстием 8 для поршневого пальца.

При номинальном расстоянии между бобышками 7, равном С=45 мм и выполнении их под углом D=20° увеличивается опорная поверхность, при этом обеспечивается необходимая жесткость конструкции при форсировании двигателя до 40 л.с. удельной мощности и, как следствие, повысить надежность и долговечность конструкции.

Наружная поверхность поршня в плоскости, перпендикулярной оси симметрии поршня, имеет овальную форму, а в плоскости, проходящей через ось симметрии поршня - бочкообразную форму, расстояние от днища до точки профиля с максимальным размером - В=104 мм. Если расположение точки профиля с максимальным размером будет меньше 104 мм, то это приведет к повышенному износу поршня и увеличению расхода масла на угар, а при большем размере произойдет заклинивание поршня.

Указанный диапазон размеров был определен опытным путем и является предпочтительным, так как позволяет обеспечить наилучшие результаты по надежности и долговечности поршня.

Работа поршня происходит следующим образом. Под воздействием на днище поршня газовых сил, возникающих в результате сгорания в камере топливовоздушной смеси, усилий от кривошипно-шатунного механизма передаваемых поршневым пальцем, инерционных сил и сил трения, поршень совершает возвратно-поступательное движение по гильзе цилиндров. Топливо, подаваемое непосредственно в камеру сгорания, смешивается с воздухом в оптимальных пропорциях, это обеспечивается правильной формой и расположением камеры сгорания, а так же минимальными надпоршневыми зазорами, которые определены расстоянием от оси отверстия под палец до днища поршня и формой днища. При сгорании топлива в камере сгорания возрастают давление и температура газов, которые воздействуют на днище поршня. Под действием газовых сил и теплового расширения поршень деформируется. Овально-бочкообразная форма наружной поверхности поршня компенсирует эти деформации и обеспечивает оптимальные зазоры между поршнем и гильзой цилиндров, а правильное расположение точки с максимальным диаметром обеспечивает его стабильное положение при перекладках, это уменьшает механические потери, расходы масла, картерных газов и износ деталей. Конусная форма днища компенсирует разность температур кромки камеры сгорания и наружной кромки днища, обеспечивает оптимальный зазор между поршнем и головкой цилиндров, минимальный расход топлива, хороший запуск, низкий уровень дымности отработанных газов. Давление газовых сил передается в кривошипно-шатунный механизм с помощью поршневого пальца, оптимально выбранное расстояние и угол наклона между бобышками поршня гарантирует удовлетворительный уровень контактных давлений, обеспечивает надежность и ресурс.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и долговечность поршня двигателя внутреннего сгорания.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.

Claims

1. Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с цилиндрической камерой сгорания в днище, сосной с осью поршня, и канавками под компрессионные и маслосъемное кольца, юбку с бобышками, имеющими внутреннюю полость над отверстием для поршневого пальца, выполненным с канавками под стопорные кольца, отверстия для слива масла, наружная поверхность в плоскости, перпендикулярной оси симметрии поршня, имеет овальную форму, а в плоскости, проходящей через ось симметрии поршня, бочкообразную форму, в юбке поршня выполнены сквозные отверстия для слива масла, отличающийся тем, что соотношение диаметра камеры сгорания и номинального диаметра поршня находится в диапазоне Д_КС./Д_ном. в пределах 0,5-0,55.

2. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что расстояние Н от оси отверстия пальца до кромки днища поршня находится в пределах 75,72-76,05 мм, а днище выполнено в виде конуса, при этом кромка камеры сгорания занижена относительно периферии днища на величину Т=0,110 мм.

3. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что максимальный размер овально-бочкообразного профиля наружной поверхности находится на расстоянии В=104 мм от днища.

4. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что расстояние С между бобышками вдоль оси отверстия под палец составляет 45 мм, а угол наклона D между поверхностями бобышек во внутренней полости поршня составляет 20°.