RU2182242C2 - Piston of internal combustion engine - Google Patents

Piston of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2182242C2
RU2182242C2 RU94045421A RU94045421A RU2182242C2 RU 2182242 C2 RU2182242 C2 RU 2182242C2 RU 94045421 A RU94045421 A RU 94045421A RU 94045421 A RU94045421 A RU 94045421A RU 2182242 C2 RU2182242 C2 RU 2182242C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
insert
connecting rod
cavity
internal combustion
Prior art date
Application number
RU94045421A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94045421A (en
Inventor
М.А. Минасян
Original Assignee
Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова filed Critical Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова
Priority to RU94045421A priority Critical patent/RU2182242C2/en
Publication of RU94045421A publication Critical patent/RU94045421A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2182242C2 publication Critical patent/RU2182242C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed piston is made with special insert of vibration damping composite material in form of solid or sectional cylindrical body. Insert is arranged in inner space of piston. Connecting rod small end and piston pin are connected to piston through insert. Insert serves as acoustic barrier between piston, connecting rod and piston pin. Vibration and noise in internal combustion engine are reduced owing to use of insert made of vibration damping composite material and to reduction of piston mass as a whole and, consequently of inertia forces of translationally moving masses which cause noisy operation and vibrations in engine. EFFECT: improved vibroacoustic characteristics of internal combustion engines and other piston machines. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а более конкретно к усовершенствованию конструкции поршня, и направлено на улучшение виброакустических характеристик двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и других поршневых машин (компрессоров, насосов и т.д.). The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and more specifically to improving the design of the piston, and is aimed at improving the vibro-acoustic characteristics of an internal combustion engine (ICE) and other piston machines (compressors, pumps, etc.).

Конструкции поршней, направленные на улучшение виброакустических характеристик ДВС, известны. Piston designs aimed at improving the vibro-acoustic characteristics of the internal combustion engine are known.

Известен, например, поршень, описанный в книге: Скуридин A.А. Михеев Е. М. Борьба с шумом и вибрацией судовых ДВС. Судостроение, Л., 1970, 224 с. (с.141, рис.74 и 75) (1). Known, for example, the piston described in the book: Skuridin A.A. Mikheev E.M. Fighting noise and vibration of marine ICEs. Shipbuilding, L., 1970, 224 p. (p. 141, fig. 74 and 75) (1).

Указанный поршень состоит из головки, юбки, пальца и поршневых колец. The specified piston consists of a head, skirt, finger and piston rings.

Днище головки поршня выполнено с полуразделенной камерой в виде сферы, эллипсоида вращения, например, камеры конструкции ТНИДИ (1 стр.141, рис.74) и фирмы MAN ( 1 стр. 141, рис.75). The bottom of the piston head is made with a semi-separated chamber in the form of a sphere, an ellipsoid of revolution, for example, a chamber of the TNIDI design (1 p. 141, Fig. 74) and MAN (1 p. 141, Fig. 75).

Однако указанные конструктивные изменения поршней с применением полураз деленных камер в днище головки позволяют снизить шум и вибрацию только газодинамического происхождения, а следовательно, в основном в области высоких частот. However, the indicated design changes of the pistons using semi-divided chambers in the bottom of the head allow one to reduce noise and vibration only of gas-dynamic origin, and therefore, mainly in the high-frequency region.

Известен также поршень ДВС, описанный в той же книге (1) стр. 97, рис. 48. The ICE piston is also known, described in the same book (1) p. 97, fig. 48.

Указанный поршень ДВС содержит цилиндрическую поверхность, условно разделяющуюся на головку, юбку и среднюю часть, внутреннюю полость поршня, днище головки поршня, бобышки, поршневой палец, средство, ограничивающее осевое перемещение поршневого пальца, поршневые кольца, вставку и средство крепления вставки. Вставка поршня выполнена в виде цилиндра с эксцентричным отверстием и устанавливается в отверстиях бобышек поршня вместо поршневого пальца. Диаметр отверстия бобышек предварительно увеличивают до значения, достаточного для установки вставки. The specified piston of the internal combustion engine contains a cylindrical surface that is conventionally divided into a head, a skirt and a middle part, an internal piston cavity, a piston head bottom, bosses, a piston pin, means limiting the axial movement of the piston pin, piston rings, an insert, and an insert fixing means. The piston insert is made in the form of a cylinder with an eccentric hole and is installed in the holes of the piston bosses instead of the piston pin. The diameter of the boss holes is previously increased to a value sufficient to install the insert.

Вставка устанавливается в соответствующее отверстие бобышек таким образом, чтобы эксцентричность отверстия относительно продольной оси поршня была максимальная, т.е. чтобы дезакcаж отверстия был максимальный. The insert is installed in the corresponding hole of the bosses so that the eccentricity of the hole relative to the longitudinal axis of the piston is maximum, i.e. to maximize hole disassembly.

Поршневой палец устанавливается в эксцентричное отверстие вставки и тем самым обеспечивается дезаксаж поршневого пальца, который способствует уменьшению ударного импульса и момента кантующего поршня в пределах теплового зазора между поршнем и втулкой цилиндра. The piston pin is installed in the eccentric bore of the insert and thereby ensures the piston pin is decontaminated, which helps to reduce the shock impulse and torque of the overturning piston within the thermal gap between the piston and the cylinder bushing.

Существенными недостатками указанного поршня являются следующие:
- вставка с эксцентричным отверстием, во-первых, существенно увеличивает массу поршня и, во-вторых, смещает центр масс поршня как вдоль, так и поперек оси поршня, причем поперечное смещение противоположно оси смещения пальца (дезаксажа);
- дезаксаж поршневого пальца, во-первых, ограничивает возможность размещения и установки верхней головки шатуна со стороны дезаксажа, так как уменьшается расстояние от оси пальца до внутренней стенки поршня, и, во-вторых, препятствует качательному движению шатуна, т.е. ограничивается угол отклонения шатуна со стороны дезаксажа.
Significant disadvantages of this piston are the following:
- an insert with an eccentric hole, firstly, significantly increases the mass of the piston and, secondly, shifts the center of mass of the piston both along and across the axis of the piston, and the lateral displacement is opposite to the axis of the finger (displacement);
- piston pin de-massage, firstly, limits the possibility of placement and installation of the connecting rod upper head from the side of the disassembly, since the distance from the axis of the finger to the inner piston wall decreases, and, secondly, it prevents the connecting rod from swinging, i.e. the angle of deviation of the connecting rod from the side of the unloading is limited.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование поршней ДВС. Это достигается за счет того, что:
- цилиндрическая - средняя часть поршня выполнена без отверстий под поршневой палец;
- внутренняя полость поршня выполнена в виде гладкого цилиндра, которая с внутренней поверхностью днища поршня образует форму стакана;
- вставка размещена во внутренней цилиндрической полости поршня и выполнена из вибродемпфирующего композиционного материала, армированного волокнистым наполнителем, например алюминий, с непрерывными волокнами или с высокопрочной стальной проволокой на основе углепластиков, корунда или карборунда, обладающего хорошими вибродемпфирующими свойствами, и имеет форму цельного или сборного цилиндрического тела с прямоугольной симметричной полостью, расположенной по продольной ее оси под верхнюю головку шатуна и с двумя осесимметричными отверстиями, расположенными перпендикулярно плоскости движения шатуна, под поршневой палец;
- средством, ограничивающим осевое перемещение поршневого пальца, служит стенка внутренней цилиндрической полости поршня, причем контакт между ними т.е. стенкой и торцевой частью (пальца) может быть как непосредственный, так и через заглушку, выполненную, также из композиционного материала и служащую в качестве акустического барьера, или без контакта при установке стопорных колец по торцам пальца в кольцевых пазах, предусмотренных в отверстиях под палец;
- крепление вставки к поршню осуществляется крепежными элементами (шпильки, болты, стопорное кольцо и т.д.).
The present invention is aimed at improving the pistons of the internal combustion engine. This is achieved due to the fact that:
- cylindrical - the middle part of the piston is made without holes for the piston pin;
- the internal piston cavity is made in the form of a smooth cylinder, which forms the shape of a glass with the internal surface of the piston bottom;
- the insert is placed in the inner cylindrical cavity of the piston and is made of a vibration-damping composite material reinforced with a fibrous filler, for example aluminum, with continuous fibers or with a high-strength steel wire based on carbon fiber, corundum or carborundum, which has good vibration-damping properties, and has the form of a solid or prefabricated cylindrical bodies with a rectangular symmetrical cavity located along its longitudinal axis under the upper connecting rod head and with two axisymmetric holes located perpendicular to the plane of the connecting rod, under the piston pin;
- the means limiting the axial movement of the piston pin is the wall of the inner cylindrical cavity of the piston, the contact between them i.e. the wall and end part (of the finger) can be either direct or through a plug made also of composite material and serving as an acoustic barrier, or without contact when installing snap rings at the ends of the fingers in the ring grooves provided in the holes for the finger;
- the insert is attached to the piston by fasteners (studs, bolts, circlip, etc.).

На фиг. 1 представлен общий вид поршня в разрезе со всеми элементами (деталями). In FIG. 1 shows a General view of the piston in section with all the elements (parts).

На фиг.2,3,4 представлены вставки в виде цельного (фиг.3,4) или сборного (фиг.2) цилиндрического тела. Figure 2,3,4 presents the insert in the form of a solid (figure 3,4) or prefabricated (figure 2) cylindrical body.

Предложенный поршень содержит цилиндрическую поверхность 1, которая условно состоит из 3-х частей: головки А, юбки В, средней части С, внутренней полости Д, днища головки поршня Е, поршневого пальца 2, средства 3, ограничивающего осевое перемещение поршневого пальца 2 поршневого кольца 4, вставки 5 и средства 6 крепления вставки 5. The proposed piston contains a cylindrical surface 1, which conditionally consists of 3 parts: head A, skirt B, middle part C, inner cavity D, piston head E bottom, piston pin 2, means 3 restricting the axial movement of the piston pin 2 of the piston ring 4, inserts 5 and means 6 for fixing inserts 5.

Позициями 7 и 8 обозначены верхняя головка шатуна и его подшипник. Positions 7 and 8 indicate the upper head of the connecting rod and its bearing.

Вставка 5 выполнена из вибродемпфирующего композиционного материала в виде цельного (фиг.3,4 ) или сборного ( фиг,2) тела с прямоугольной симметричной полостью F ( фиг.2,3,4 ), расположенной по продольной ее оси под верхнюю головку шатуна и с двумя осесимметричными отверстиями I, H, расположенными перпендикулярно плоскости движения шатуна, под поршневой палец 2 ( фиг.1). The insert 5 is made of a vibration-damping composite material in the form of a solid (Fig. 3,4) or prefabricated (Fig. 2) body with a rectangular symmetrical cavity F (Figs. 2,3,4) located along its longitudinal axis under the upper connecting rod head and with two axisymmetric holes I, H located perpendicular to the plane of movement of the connecting rod, under the piston pin 2 (figure 1).

Ширина G (фиг.2, 3, 4 ) полости F выбирается не менее ширины шатунного подшипника 8(фиг.1) верхней головки 7 из условия, достаточного для свободного качательного движения шатуна. The width G (figure 2, 3, 4) of the cavity F is selected not less than the width of the connecting rod bearing 8 (figure 1) of the upper head 7 from a condition sufficient for the free swinging movement of the connecting rod.

Соединение шатуна с поршнем осуществляется сначала размещением головки 7 шатуна в прямоугольную полость F вставки 5 с отверстием I, Н вставки 5 под поршневой палец 2, а затем установкой поршневого пальца 2 в отверстие H,I вставки и подшипника 8 верхней-поршневой головки шатуна 7. The connecting rod with the piston is connected by first placing the connecting rod head 7 in the rectangular cavity F of insert 5 with the hole I, H of insert 5 under the piston pin 2, and then installing the piston pin 2 into the hole H, I of the insert and bearing 8 of the upper piston rod of the connecting rod 7.

Средством, ограничивающим осевое перемещение поршневого пальца 2, служит стенка С внутренней цилиндрической полости поршня 1, причем контакт между ними, т.е. стенкой и торцевой частью, может быть как непосредственный, так и через заглушку 9, выполненную из композиционного материала и служащую в качестве акустического барьера (фиг.1) или же без контакта - при установке стопорных колец по торцам пальца в специальных кольцевых пазах, предусмотренных в отверстиях под палец (на фиг.1 не показан). The means limiting the axial movement of the piston pin 2 is the wall C of the inner cylindrical cavity of the piston 1, and the contact between them, i.e. the wall and the end part can be either direct or through the plug 9 made of composite material and serving as an acoustic barrier (Fig. 1) or without contact - when installing the snap rings on the ends of the fingers in special ring grooves provided in finger holes (not shown in FIG. 1).

Заглушки 9 могут также быть предусмотрены, например дополнительные заглушка, изготовленные из алюминия или стали, установлены в промежутке между стенкой С поршня 1 и заглушкой 9 для предотвращения возможного износа заглушки 9 (на фиг.1 металлическая заглушка не изображена). The plugs 9 may also be provided, for example, additional plugs made of aluminum or steel, are installed in the gap between the wall C of the piston 1 and the plug 9 to prevent possible wear of the plug 9 (a metal plug is not shown in FIG. 1).

Крепление вибродемпфирующей вставки 5 из композиционного материала при работе двигателя внутреннего сгорания способствует снижению шума и вибрации благодаря созданию полного (пространственного) акустического барьера между верхней-поршневой головкой шатуна 7, поршневого пальца 2 и самого поршня 1. The fastening of the vibration damping insert 5 made of composite material during the operation of the internal combustion engine helps to reduce noise and vibration due to the creation of a full (spatial) acoustic barrier between the upper-piston head of the connecting rod 7, the piston pin 2 and the piston 1 itself.

Указанный акустический барьер в виде вставки 5 цилиндрического тела, выполненный из композиционного материала, при сложном движении поршня и ударах о стенки цилиндра, демпфируясь, заглушают (изолируют, снижают), возникающие вибрации и излучающие шумы, передаваемые через стенки втулки цилиндров на опоры ДВС и окружающую среду. The specified acoustic barrier in the form of an insert 5 of a cylindrical body, made of composite material, with complex piston movement and impacts on the cylinder walls, damping, drown out (isolate, reduce) the vibrations and emitting noises transmitted through the walls of the cylinder bushing to the ICE supports and the surrounding Wednesday

Кроме того, в виду малого веса композиционного материала ( 30-50% легче стали) масса поршня со вставкой из композиционного материала меньше массы поршня известного, а следовательно, силы инерции поступательно-движущихся масс уменьшаются, что также способствует уменьшению шума и вибрации ДВС. In addition, due to the low weight of the composite material (30-50% lighter than steel), the mass of the piston with an insert made of composite material is less than the mass of the known piston, and therefore, the inertia forces of the translationally moving masses are reduced, which also helps to reduce the noise and vibration of the engine.

Claims (1)

Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрическую поверхность, условно разделяющуюся на головку, юбку и среднюю часть, внутреннюю полость поршня, днище головки поршня, поршневой палец, средство, ограничивающее осевое перемещение поршневого пальца, вставку и средство крепления вставки, отличающийся тем, что цилиндрическая - средняя часть поршня выполнена без отверстий под поршневой палец, а внутренняя полость выполнена в виде гладкого цилиндра, которая с внутренней поверхностью днища поршня образует форму стакана, вставка размещена во внутренней цилиндрической полости поршня и выполнена из вибродемпфирующего композиционного материала в виде цельного или сборного цилиндрического тела с прямоугольной симметричной полостью, расположенной по продольной ее оси под верхнюю головку шатуна, и двумя осесимметричными отверстиями, расположенными перпендикулярно плоскости движения шатуна, под поршневой палец, а средством ограничивающим осевое перемещение поршневого пальца, служит стенка внутренней цилиндрической полости поршня, причем контакт между ними, т. е. стенкой и торцевой частью (пальца), может быть как непосредственный, так и через заглушку, выполненную из композиционного материала и служащую в качестве акустического барьера, иди без контакта при установке стопорных колец по торцам пальца в кольцевых пазах, предусмотренных в отверстиях под палец. An internal combustion engine piston comprising a cylindrical surface conventionally divided into a head, a skirt and a middle part, an internal piston cavity, a piston head bottom, a piston pin, means limiting axial movement of the piston pin, an insert and an insert fixing means, characterized in that the cylindrical the middle part of the piston is made without holes for the piston pin, and the internal cavity is made in the form of a smooth cylinder, which forms the shape of a cup with the internal surface of the piston bottom The ka is placed in the inner cylindrical cavity of the piston and is made of a vibration-damping composite material in the form of a solid or prefabricated cylindrical body with a rectangular symmetrical cavity located along its longitudinal axis under the upper head of the connecting rod, and two axisymmetric holes located perpendicular to the plane of movement of the connecting rod, under the piston pin, and the means limiting the axial movement of the piston pin is the wall of the inner cylindrical cavity of the piston, and the contact between them, t i.e. the wall and the end part (of the finger), can be either direct or through a plug made of composite material and serving as an acoustic barrier, go without contact when installing the snap rings on the ends of the fingers in the annular grooves provided in the openings under finger.
RU94045421A 1994-12-27 1994-12-27 Piston of internal combustion engine RU2182242C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94045421A RU2182242C2 (en) 1994-12-27 1994-12-27 Piston of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94045421A RU2182242C2 (en) 1994-12-27 1994-12-27 Piston of internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94045421A RU94045421A (en) 1996-10-27
RU2182242C2 true RU2182242C2 (en) 2002-05-10

Family

ID=20163520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94045421A RU2182242C2 (en) 1994-12-27 1994-12-27 Piston of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2182242C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Скуридин А.А., Михеев Е.М. Борьба с шумом и вибрацией судовых ДВС. - Л.: Судостроение, 1970, с.97. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94045421A (en) 1996-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4050360A (en) Oil damped piston
US3996913A (en) Engine with internal sound attenuation barrier
JPWO2016063445A1 (en) Cylinder block and engine equipped with the same
JPH09502244A (en) Light metal pistons for highly loaded internal combustion engines
RU2182242C2 (en) Piston of internal combustion engine
KR101490948B1 (en) Damper pully assembly of vehicle
US4640240A (en) Arrangement for limiting radial thermal expansions of cylinders of a reciprocating piston internal combustion engine
GB2347194A (en) I.c. engine piston of light construction
RU2182243C2 (en) Piston of internal combustion engine
US4961408A (en) Pistons for reciprocating machines
KR102297189B1 (en) Cylinder block for engine
RU2182244C2 (en) Piston of internal combustion engine
RU2450147C2 (en) Cylinder-piston group
US20200208591A1 (en) Piston of internal combustion engine
JP3191677B2 (en) Piston for internal combustion engine
KR100239922B1 (en) Damping device
JPS59110915A (en) Crankshaft for reciprocating internal-combustion engine
KR20050101928A (en) Mounting apparatus of journal bearing cab
JPS5851388Y2 (en) engine
KR100280625B1 (en) Noise reduction structure of V-type engine
RU2263804C1 (en) Connecting rod-and-piston group
KR100410681B1 (en) Damping washer for flywheel
SU1015096A1 (en) I.c. engine
WO2019058960A1 (en) Piston for internal combustion engine
JP2022099869A (en) Connecting rod and manufacturing method thereof