RU2206776C2

RU2206776C2 - Piston for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2206776C2
Application number: RU2001118583/06A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Дюжаков; М.А. Миронычев; П.А. Голубев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод"
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: invention can be used in pistons provided with piston pin. In proposed piston space in each piston boss over surface of hole for piston pin is formed by group of holes located across and along axis of piston pin. Said holes are interconnected and they come to outer surface of piston below upper plane of groove for oil control ring being connected with oil scraper chamfer on lower surface found on lower plane of groove for oil control ring. Part of said holes get to inner surface of piston. EFFECT: reduced temperature, increased serviceability of piston. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям поршней с поршневым пальцем. The invention relates to the field of engine manufacturing, and in particular to piston designs with a piston pin.

Известна конструкция поршня из алюминиевого сплава для ДВС, состоящего из головки, образованной днищем с выемкой камеры сгорания и зоной канавок для поршневых колец, и из юбки с бобышками, имеющими отверстия для поршневого пальца (заявка ФРГ 3908810, кл. F 02 F 3/00, опубл. 20.09.1996). A known piston design of an aluminum alloy for an internal combustion engine, consisting of a head formed by a bottom with a recess in the combustion chamber and an area of grooves for piston rings, and of a skirt with bosses having holes for a piston pin (application FRG 3908810, class F 02 F 3/00 , published on September 20, 1996).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, является уменьшение теплоотвода от нагретой части поршня к юбке поршня, а также снижение несущей способности части поршня, находящейся над глухим отверстием, ввиду нарушения передачи усилия от газовых сил от головки к поршневому пальцу. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known invention, there is a decrease in heat dissipation from the heated part of the piston to the piston skirt, as well as a decrease in the bearing capacity of the part of the piston located above the blind hole, due to the violation of the transfer of force from gas forces from the head to the piston pin .

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, принятого за прототип, является затруднение возможности выхода из отверстия попавшего в него моторного масла, возможное его коксование и уменьшение тем самым полезного эффекта. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the well-known invention adopted as a prototype, it is difficult to exit the engine oil from the hole, possibly coking it and thereby reducing the beneficial effect.

Технический результат - повышение надежности и долговечности поршня, уменьшение удельного расхода топлива и выбросов вредных веществ. The technical result is an increase in the reliability and durability of the piston, a decrease in specific fuel consumption and emissions of harmful substances.

Для достижения указанного технического результата в поршне, содержащем головку, образованную днищем с выемкой камеры сгорания и зоной канавок для поршневых колец, и цилиндрическую юбку с бобышками, имеющими внутреннюю полость над отверстием для поршневого пальца, особенностью является то, что полость в каждой бобышке поршня над поверхностью отверстия для поршневого пальца образована группой отверстий, расположенных поперек и вдоль оси поршневого пальца, причем отверстия соединены между собой и выходят на наружную поверхность поршня ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и соединяются с маслосгонной фаской на нижней поверхности, расположенной на нижней плоскости канавки для маслосъемного кольца, кроме того, часть отверстий выходит на внутреннюю поверхность поршня. To achieve the specified technical result in a piston containing a head formed by a bottom with a recess in the combustion chamber and an area of grooves for piston rings, and a cylindrical skirt with bosses having an internal cavity above the hole for the piston pin, the feature is that the cavity in each piston boss is above the surface of the holes for the piston pin is formed by a group of holes located transversely and along the axis of the piston pin, the holes being connected to each other and facing the outer surface of the piston below the upper plane of the groove for the oil scraper ring and are connected to the oil chamfer on the lower surface located on the lower plane of the groove for the oil scraper ring, in addition, part of the holes extends to the inner surface of the piston.

На наружной поверхности поршня отверстия расположены ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и сообщаются с маслосгонной фаской между юбкой поршня и нижней плоскостью канавки для маслосъемного кольца. On the outer surface of the piston, the holes are located below the upper plane of the groove for the oil scraper ring and communicate with the oil chamfer between the piston skirt and the lower plane of the groove for the oil scraper ring.

На фиг.1 изображен поршень, вид спереди в разрезе;
на фиг. 2 - разрез поршня, выполненного по разгрузочным отверстиям, вид сверху.Figure 1 shows the piston, a front view in section;
in FIG. 2 is a cross-sectional view of a piston made by discharge openings, a top view.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания включает головку 1 с камерой сгорания в днище и канавками для поршневых колец; юбку 2 поршня; бобышки 3 с отверстиями под поршневой палец 4; разгрузочные и охлаждающие отверстия 5, выполненные на некотором расстоянии выше поверхности отверстия для поршневого пальца таким образом, чтобы верхняя граница отверстий была ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца 6 и отверстия были соединены с маслосгонной фаской 7. The piston for the internal combustion engine includes a head 1 with a combustion chamber in the bottom and grooves for the piston rings; skirt 2 pistons; boss 3 with holes for the piston pin 4; unloading and cooling holes 5, made at some distance above the surface of the piston pin hole so that the upper boundary of the holes is lower than the upper plane of the groove for the oil scraper ring 6 and the holes are connected to the oil chamfer 7.

Работа поршня осуществляется следующим образом. Воздействие высокой температуры и давления газов на головку поршня 1 вызывает его нагрев и деформацию. Тепло от поверхности нагрева распространяется внутрь поршня и рассеивается через поверхности контакта с менее нагретыми деталями, моторным маслом и картерными газами. Усилие от давления газов передается через материал головки поршня в бобышки 2 и далее через поверхность отверстия для поршневого пальца 4 к механизму преобразования, например кривошипно-шатунному механизму. Работоспособность высоконагруженных поверхностей для поршневого пальца в бобышках значительно снижается проникающим к ним тепловым потоком от близкорасположенных нагретых поверхностей, в частности камеры сгорания. Кроме того, тепло выделяется от трения при вращении поршневого пальца. Отвод тепла от внутренней области площади контакта происходит менее интенсивно, чем от периферийной части площади. Больший нагрев внутренней области приводит к местному искажению (выпячиванию) поверхности вследствие теплового расширения, росту контактных напряжений, еще большему выделению тепла и в итоге к прихватам, задирам и аварии. The piston is as follows. The impact of high temperature and gas pressure on the piston head 1 causes its heating and deformation. Heat from the heating surface extends into the piston and dissipates through the contact surfaces with less heated parts, engine oil and crankcase gases. The force from the gas pressure is transmitted through the material of the piston head to the bosses 2 and then through the surface of the hole for the piston pin 4 to the conversion mechanism, for example, a crank mechanism. The operability of highly loaded surfaces for the piston pin in the bosses is significantly reduced by the heat flux penetrating them from nearby heated surfaces, in particular the combustion chamber. In addition, heat is generated from friction during the rotation of the piston pin. Heat removal from the inner region of the contact area is less intense than from the peripheral part of the area. Greater heating of the inner region leads to local distortion (bulging) of the surface due to thermal expansion, an increase in contact stresses, even greater heat generation and, as a result, sticking, scoring and accident.

Преимущество изобретения состоит в том, что наличие отверстий, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной оси поршня, и поперек оси отверстий для поршневого пальца, и отверстий, ориентированных преимущественно вдоль оси поршневого пальца, соединяющих маслосгонную фаску с поперечными отверстиями и выходящих на внутреннюю поверхность поршня, прерывает тепловой поток от нагретой части поршня к поверхности отверстия для поршневого пальца и одновременно уменьшает силовое воздействие в зоне отверстия, что обеспечивает стабильную работу пары "палец-бобышка" поршня. Кроме того, моторное масло, которое маслосъемное кольцо снимает с гильзы при движении поршня вниз, поступает через маслосгонную фаску в продольные и поперечные отверстия, охлаждая тем самым поршень, и далее сбрасывается внутрь поршня. Наличие отверстий не ухудшает конструктивно-силовую схему поршня и не препятствует теплоотводу от головки к юбке. Изготовление разгрузочных отверстий механической обработкой гарантирует высокое качество и низкую шероховатость их внутренней поверхности, что обеспечивает достаточный запас усталостной прочности. An advantage of the invention is that the presence of holes, the axes of which are located in a plane perpendicular to the axis of the piston, and across the axis of the holes for the piston pin, and holes oriented mainly along the axis of the piston pin connecting the oil chamfer with transverse holes and facing the inner surface of the piston interrupts the heat flow from the heated part of the piston to the surface of the hole for the piston pin and at the same time reduces the force effect in the area of the hole, which ensures stable th pair work "finger-boss" of the piston. In addition, engine oil, which the oil scraper removes from the sleeve when the piston moves downward, enters through the oil-chamfer facet into the longitudinal and transverse holes, thereby cooling the piston, and then is discharged into the piston. The presence of holes does not impair the structural-power scheme of the piston and does not interfere with heat removal from the head to the skirt. The manufacture of unloading holes by machining guarantees high quality and low roughness of their inner surface, which provides a sufficient margin of fatigue strength.

Claims

A piston for an internal combustion engine, including a head formed by a bottom with a recess of the combustion chamber and a zone of grooves for piston rings, and a cylindrical skirt with bosses having an internal cavity above the hole for the piston pin, characterized in that the cavity in each piston boss is above the surface of the hole for the piston pin is formed by a group of holes located across and along the axis of the piston pin, and the holes are interconnected and extend onto the outer surface of the piston below the upper plane skills for the oil scraper ring and are connected with the oil chamfer on the lower surface located on the lower plane of the groove for the oil scraper ring, in addition, part of the holes extends to the inner surface of the piston.