RU2675974C1 - Piston of forced diesel engine - Google Patents

Piston of forced diesel engine Download PDF

Info

Publication number
RU2675974C1
RU2675974C1 RU2017138489A RU2017138489A RU2675974C1 RU 2675974 C1 RU2675974 C1 RU 2675974C1 RU 2017138489 A RU2017138489 A RU 2017138489A RU 2017138489 A RU2017138489 A RU 2017138489A RU 2675974 C1 RU2675974 C1 RU 2675974C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
diesel engine
channels
additional
warm
Prior art date
Application number
RU2017138489A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Рогалев
Юрий Иосифович Фокин
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет"
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 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет"
Priority to RU2017138489A priority Critical patent/RU2675974C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2675974C1 publication Critical patent/RU2675974C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/10—Cooling by flow of coolant through pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to the engine building. Piston of a forced diesel engine consists of interconnected lower (1) and upper (2) fragments. Fragments (1) and (2) form peripheral (3) and central (4) piston cooling cavities. Cavities (3) and (4) are communicated by the main (5) and additional (6) channels. Main channels (5) are made in the wall of lower fragment (1) perpendicular to the axis of symmetry of the piston. Additional channels (6) are located above main channels (5) inclined to the axis of symmetry of the piston. Flap valves (7) close additional channels (6) during the warm-up period of the diesel. Shutter flap valves (7) are made of a material that has a shape memory effect.EFFECT: technical result consists in accelerating the warm-up of a cold diesel engine by closing additional piston channels during the warm-up period of the diesel engine.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршням форсированных дизельных двигателей.The invention relates to engine building, namely to pistons of forced diesel engines.

Известен охлаждаемый поршень [1], состоящий из двух стальных фрагментов, сваренных между собой и образующих периферийную и центральную полости охлаждения, сообщающиеся друг с другом каналами, расположенными перпендикулярно оси симметрии поршня. За один оборот коленчатого вала в системе охлаждения поршня совершается полный цикл изменения состояния периферийной полости, включая ее частичное заполнение, омывание и охлаждение наиболее нагретой верхней части охлаждаемого днища поршня, возвращение масла в состояние частичного заполнения периферийной полости, передачу его в центральную полость, охлаждение центральной части днища поршня, и возвращение масла в картер.Known cooled piston [1], consisting of two steel fragments, welded together and forming a peripheral and central cooling cavity, communicating with each other through channels located perpendicular to the axis of symmetry of the piston. For one revolution of the crankshaft in the piston cooling system, a complete cycle of changing the state of the peripheral cavity is performed, including its partial filling, washing and cooling of the most heated upper part of the cooled piston crown, oil returning to the state of partial filling of the peripheral cavity, its transfer to the central cavity, cooling of the central parts of the piston bottom, and oil return to the crankcase.

Недостатком этого технического решения является то, что данная конструкция не обеспечивает надежного охлаждения поршней форсированных дизельных двигателей, имеющих максимальное давление в цилиндре 20 МПа и выше. Обеспечение работоспособности поршней форсированных дизельных двигателей, имеющих высокое давление и, соответственно, высокую температуру в цилиндре, требует более интенсивной циркуляции охлаждающего масла в полостях поршня.The disadvantage of this technical solution is that this design does not provide reliable cooling of the pistons of forced diesel engines having a maximum cylinder pressure of 20 MPa and above. Ensuring the performance of pistons of forced diesel engines having a high pressure and, accordingly, a high temperature in the cylinder, requires more intensive circulation of cooling oil in the piston cavities.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является поршень форсированного дизельного двигателя [2], состоящий из двух стальных сваренных между собой нижнего и верхнего фрагментов, образующих периферийную и центральную полости охлаждения. Эти полости сообщаются основными каналами, выполненными в стенке нижнего фрагмента перпендикулярно оси симметрии поршня, и дополнительными каналами, расположенными наклонно к оси симметрии поршня выше основных каналов. Наличие двух типов каналов позволяет осуществлять циклическую передачу масла из периферийной полости в центральную при положениях поршня как вблизи НМТ, так и вблизи ВМТ, т.е. с удвоенной частотой по сравнению с конструкцией охлаждаемого поршня [1]. Удвоение частоты замещения масла в полостях охлаждения увеличивает интенсивность охлаждения поршня.The closest technical solution adopted for the prototype is the piston of a forced diesel engine [2], consisting of two steel welded together lower and upper fragments, forming a peripheral and central cooling cavity. These cavities are communicated by the main channels made in the wall of the lower fragment perpendicular to the axis of symmetry of the piston, and additional channels located obliquely to the axis of symmetry of the piston above the main channels. The presence of two types of channels allows cyclic transfer of oil from the peripheral cavity to the central at the piston positions both near the BDC and near the TDC, i.e. with doubled frequency in comparison with the design of the cooled piston [1]. Doubling the oil change frequency in the cooling cavities increases the piston cooling rate.

Недостатком этого технического решения является интенсивное охлаждение поршня в период прогрева холодного дизеля, что замедляет прогрев поршня после пуска холодного дизеля.The disadvantage of this technical solution is the intensive cooling of the piston during the warm-up period of a cold diesel engine, which slows down the heating of the piston after starting a cold diesel engine.

Цель изобретения - ускорение прогрева форсированного дизельного двигателя путем отключения дополнительных каналов в период прогрева холодного дизеля.The purpose of the invention is to accelerate the heating of a forced diesel engine by disabling additional channels during the heating of a cold diesel engine.

Поставленная цель достигается установкой на поршне лепестковых клапанов, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающих дополнительные каналы в период прогрева дизеля.This goal is achieved by installing petal valves on the piston, the shutters of which are made of a material having the shape memory effect, covering additional channels during the period of heating the diesel engine.

Новым в поршне форсированного дизельного двигателя является установка на поршне лепестковых клапанов, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрывающих дополнительные каналы в период прогрева дизеля.New in the piston of a forced diesel engine is the installation of flap valves on the piston, the shutters of which are made of a material having the shape memory effect, closing additional channels during the warm-up period of the diesel engine.

На фиг. 1 представлен поршень форсированного дизельного двигателя в период прогрева холодного дизеля; на фиг. 2 представлен поршень форсированного дизельного двигателя в рабочем положении.In FIG. 1 shows the piston of a forced diesel engine during the warm-up period of a cold diesel engine; in FIG. 2 shows the piston of a forced diesel engine in operating position.

Поршень форсированного дизельного двигателя состоит из соединенных друг с другом нижнего 1 и верхнего 2 фрагментов. Фрагменты 1 и 2 образуют периферийную 3 и центральную 4 полости охлаждения, сообщающиеся друг с другом посредством основных каналов 5, расположенных перпендикулярно оси симметрии поршня, и дополнительных каналов 6, расположенных наклонно к оси симметрии поршня выше основных каналов 5.The piston of a forced diesel engine consists of the lower 1 and upper 2 fragments connected to each other. Fragments 1 and 2 form the peripheral 3 and central 4 cooling cavities, communicating with each other through the main channels 5 located perpendicular to the axis of symmetry of the piston, and additional channels 6 located obliquely to the axis of symmetry of the piston above the main channels 5.

Внутри центральной полости охлаждения 4 установлены лепестковые клапаны 7. При пуске и прогреве холодного двигателя шторки лепестковых клапанов 7 (фиг. 1) прижаты к поверхности поршня и препятствуют движению охлаждающего масла по дополнительным каналам 6. При работе двигателя шторки лепестковых клапанов 7, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти формы, отгибаются вверх, открывают дополнительные каналы 6 и занимают рабочее положение (фиг. 2).Flap valves 7 are installed inside the central cooling cavity 4. When starting and warming up a cold engine, the flap flap shutters 7 (Fig. 1) are pressed to the piston surface and impede the movement of cooling oil through additional channels 6. When the flap flap shutters 7 are operating in the engine, made of material having a shape memory effect, bend up, open additional channels 6 and occupy the working position (Fig. 2).

Поршень форсированного дизельного двигателя работает следующим образом. При пуске и прогреве холодного двигателя, фиг. 1, шторки лепестковых клапанов 7 прижаты к поверхности поршня и препятствуют движению масла по дополнительным каналам 6, при этом интенсивность охлаждения поршня уменьшается, и поршень быстрее прогревается. Охлаждающее масло подается в периферийную полость 3 поршня, частично заполняет ее, и при возвратно-поступательном движении поршня омывает нагретые поверхности, осуществляя их охлаждение. При движении поршня вверх от НМТ к ВМТ находящееся в периферийной полости 3 масло нагружается динамическим давлением, обусловленным силой инерции, и частично перетекает по каналам 5 из периферийной полости 3 в центральную 4, в которой осуществляется охлаждение центральной части днища поршня.The piston of a forced diesel engine operates as follows. When starting and warming up a cold engine, FIG. 1, the blinds of the flap valves 7 are pressed against the piston surface and impede the movement of oil through additional channels 6, while the cooling rate of the piston decreases and the piston warms up faster. Cooling oil is supplied to the peripheral cavity 3 of the piston, partially fills it, and with the reciprocating motion of the piston it washes the heated surfaces, cooling them. When the piston moves upward from BDC to TDC, the oil located in the peripheral cavity 3 is loaded with dynamic pressure due to inertia and partially flows through the channels 5 from the peripheral cavity 3 to the central 4, in which the central part of the piston crown is cooled.

После прогрева двигателя в материале шторок лепестковых клапанов 7 происходит мартенситное превращение [3], они изменяют свою форму, отгибаются вверх и открывают дополнительные каналы 6, занимая рабочее положение, показанное на фиг. 2. В результате этого осуществляется циклическая передача масла из периферийной полости 3 в центральную 4 при положениях поршня как вблизи НМТ, так и вблизи ВМТ, т.е. с удвоенной частотой. Удвоение частоты замещения масла в полостях охлаждения увеличивает интенсивность охлаждения поршня.After warming up the engine, the martensitic transformation [3] occurs in the material of the blinds of the flap valves 7, they change their shape, bend upward and open additional channels 6, occupying the working position shown in FIG. 2. As a result of this, a cyclic transfer of oil from the peripheral cavity 3 to the central 4 takes place at the piston positions both near the BDC and near the TDC, i.e. with double frequency. Doubling the oil change frequency in the cooling cavities increases the piston cooling rate.

При остановке и остывании двигателя материал шторок лепестковых клапанов охлаждается, и в нем происходит обратное мартенситное превращение [3], в результате которого шторки занимают исходное положение.When the engine is stopped and cooled, the material of the shutter of the flap valves is cooled, and the reverse martensitic transformation occurs in it [3], as a result of which the shutters occupy the initial position.

Если пуск производится на горячем двигателе, шторки лепестковых клапанов имеют температуру, равную температуре поршня, и остаются в рабочем положении, обеспечивая работу поршня форсированного дизельного двигателя.If the start is made on a hot engine, the blinds of the flap valves have a temperature equal to the temperature of the piston and remain in the working position, ensuring the operation of the piston of the forced diesel engine.

Использование предлагаемого технического решения способствует ускорению прогрева форсированного дизельного двигателя.The use of the proposed technical solution helps to accelerate the heating of the forced diesel engine.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Патент DE 19846152 (А1).1. Patent DE 19846152 (A1).

2. Поршень форсированного дизельного двигателя. Патент РФ №2540194 С1. Опубл. 10.02.2015 г., бюл. №4.2. The piston of the forced diesel engine. RF patent No. 2540194 C1. Publ. 02/10/2015, bull. Number 4.

3. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. / А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.3. The use of the shape memory effect in modern engineering. / A.S. Tikhonov, A.P. Gerasimov, I.I. Prokhorova - M.: Mechanical Engineering, 1981. - 80 p.

Claims (1)

Поршень форсированного дизельного двигателя, состоящий из двух соединенных между собой нижнего и верхнего фрагментов, образующих периферийную и центральную полости охлаждения, сообщенные основными каналами, выполненными в стенке нижнего фрагмента перпендикулярно оси симметрии поршня, и дополнительными каналами, расположенными выше основных каналов наклонно к оси симметрии поршня, отличающийся тем, что дополнительные каналы в период прогрева дизеля закрываются лепестковыми клапанами, шторки которых выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы.A forced diesel engine piston, consisting of two lower and upper fragments interconnected, forming a peripheral and central cooling cavity, communicated by the main channels made in the wall of the lower fragment perpendicular to the axis of symmetry of the piston, and additional channels located above the main channels obliquely to the axis of symmetry of the piston , characterized in that the additional channels during the warm-up period of the diesel engine are closed by flap valves, the curtains of which are made of material having of the shape memory effect.
RU2017138489A 2017-11-03 2017-11-03 Piston of forced diesel engine RU2675974C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138489A RU2675974C1 (en) 2017-11-03 2017-11-03 Piston of forced diesel engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138489A RU2675974C1 (en) 2017-11-03 2017-11-03 Piston of forced diesel engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2675974C1 true RU2675974C1 (en) 2018-12-25

Family

ID=64753849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017138489A RU2675974C1 (en) 2017-11-03 2017-11-03 Piston of forced diesel engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675974C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930472A (en) * 1973-09-28 1976-01-06 M.A.N. Composite oil-cooled piston for an internal combustion engine
SU1229405A1 (en) * 1984-11-20 1986-05-07 Брянский Ордена "Знак Почета" Институт Транспортного Машиностроения Composite cooled piston for internal combustion engine
DE3518721C3 (en) * 1985-05-24 1997-09-04 Man B & W Diesel Ag Oil-cooled, multi-part plunger of an internal combustion engine
RU2503842C2 (en) * 2012-04-20 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Internal combustion engine piston
US9494106B2 (en) * 2012-05-05 2016-11-15 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930472A (en) * 1973-09-28 1976-01-06 M.A.N. Composite oil-cooled piston for an internal combustion engine
SU1229405A1 (en) * 1984-11-20 1986-05-07 Брянский Ордена "Знак Почета" Институт Транспортного Машиностроения Composite cooled piston for internal combustion engine
DE3518721C3 (en) * 1985-05-24 1997-09-04 Man B & W Diesel Ag Oil-cooled, multi-part plunger of an internal combustion engine
RU2503842C2 (en) * 2012-04-20 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Internal combustion engine piston
US9494106B2 (en) * 2012-05-05 2016-11-15 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6976467B2 (en) Reciprocating internal combustion engine
US20160341187A1 (en) Reciprocating motor-compressor with integrated stirling engine
RU2675974C1 (en) Piston of forced diesel engine
BR112012006676A2 (en) DIVIDER CYCLE MOTOR
KR20130086227A (en) Exhaust valve timing for split-cycle engine
US4896633A (en) Valve control of internal combustion engines by means of a rotary piston pump with unequal pumping output
US10267221B2 (en) Combined-cycle combustion control type three-cylinder engine and method for controlling the same
US20110214632A1 (en) Hydro-mechanical variable valve actuation
US9957958B2 (en) Reciprocating integral linear engine compressor
US2442302A (en) Internal-combustion engine with opposed pistons
CN103233789B (en) The multimode full overhead valve two-stroke internal combustion engine of application two-stroke Atkinson cycle
RU2586222C1 (en) Internal combustion engine with variable compression chamber volume
RU2499148C1 (en) Ice combustion chamber with air accumulator
RU2598489C1 (en) Internal combustion engine with variable compression ratio
RU2620138C1 (en) Vortex-camera diesel
RU170618U1 (en) PISTON OPPOSITE TWO-CYLINDER CURVE-FREE SCREW-FREE VALVE DETANDER WITH ROTATING PISTONS
RU2651099C1 (en) Gas distribution mechanism of the four-stroke internal combustion engine
RU2779214C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
CN106062321B (en) For improving the exhaust cam phaser of engine start/stopping quality postponement
RU2549273C1 (en) External combustion engine heat exchange section
RU2017102157A (en) The operation method of the piston internal combustion engine with a divided cycle
RU2013628C1 (en) External combustion engine
RU146383U1 (en) EXTERNAL HEATING ENGINE WITH V-PISTON POSITION
KR101510324B1 (en) variable compression ratio device
RU2611170C1 (en) Piston valveless expasion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191104