Поршень двигателя внутреннего сгорания

(9) 1)5 Г 02 В 75/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Коми научный цент(56) Патент СССР М 69кл, Г 02 В 71/ОО, 1979. Уральского отделе 42,Изобретение относится к моторостроению, в частности к деталям двигателей внутреннего сгорания.Известен поршень. содержащий вставку, выполненную за одно целое с поршнем, образующую с корпусом поршня масляные полости, поршневой палец и подшипники.поршневого пальца, в котором для повышения надежности вставка в зоне под поршневым пальцем снабжена аккумулирующими камерами, сообщенными с подшипниками поршневого пальца.Недостатком поршня является жесткая связь его с шатуном, вследствие чего при работе двигателя возникают ударные нагрузки, что требует повышения его прочности и утяжеления. Кроме того, происходит выделение вредных окислов азота и окиси углерода.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является свободно . поршневая машина, содержащая размещенные в оппозитных цилиндрах поршни, соединенные между собой штоком, последний с целью повышения эффективности работы во всей диапазоне режимов работы соединен с поршнями упругим элементом.Однако большие ударные нагрузки, действующие на упругий элемент, требуют при(54) ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к деталям двигателей внутреннего сгорания, Цель изобретения - повышение надежности в работе. Поршень содержит вставку, поршневой палец, подшипники поршневого пальца. кольцо.закрепленное в канавке, выполненной на внутренней поверхности поршня, и сильфон, наполненный сжатым газом, 2 ил. менения в его конструкции тяжелых пружин, а так как упругий элемент наглухо прикреплен к днищу поршня, он в процессе эксплуатации будет терять упругие свойства от воздействия высоких температур,Целью изобретения является повышение КПД.Цель достигается тем, что в полости корпуса поршня размещается вставка, имеющая скользящее сопряжение с внутренней поверхностью корпуса поршня и несущая поршневой палец, размещенный в выполненных в ней подшипниках и жестко связанный с шатуном. Поршень снабжен энергоаккумулирующим элементом, выполненным в виде сильфона, наполненного сжатым газом. Сильфон помещен между днищем поршня и торцом вставки и удерживается в напряженном состоянии посредством опоры вставки на цилиндрическое кольцо, закрепленное в канавке, выполненной на внутренней стороне юбки поршня.На фиг, 1 изображен поршень в сборе; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу поршня.Поршень. 1 содержит цилиндрическую вставку 2, имеющую скользящее сопряжение с внутренней поверхностью корпуса поршня 1, В выполненных в корпусе вставки2 подшипниках 3 установлен поршневой палец 4, жестко скрепленный с шатуном 5. Вставка 2 опирается на кольцо 6, закрепленное в канавке 7, выполненной на внутренней поверхности нижней части юбки 5 поршня 1, Между днищем поршня 1 и торцам вставки 2 размещен энергоаккумулирующий элемент, выполненный в виде сильфона 8, наполненного сжатым газом.Поршень работает следующим обра зом.В исходном положении вставка 2 прижата сильфрном 8 к кольцу 6. С началом работы двигателя в такте сжатия при приближении к верхней мертвой точке происхо дит воспламенение введенного в цилиндр топлива.Это вызывает скачкообразный рост температуры и давлейия продуктов сгорания, Когда их давление превысит давление газа 20 в сильфоне, начнется его сжатие, Поршень 1 движется по вставке 2 вниз, При этом она отрывается от кольца 6. При движении шатуна 5 вниз вместе со вставкой 2 сильфон 8 разжимается до тех пор, пока вставка 2 не 25 сядет на кольцо 6Физическая суть процесса и его энергетика показаны на диаграмме фиг, 2 в осях Ч йР очерченной непрерывной линией. Адиэбата АВ описывает такт сжатия воздуха. В 30 точке В произойдет воспламенение введенного в цилиндр топлива, Ветвь ВС диаграммы описывает процесс горения, сопровождающийся скачкообразным ростом давления и температуры, . 35 Когда давление сравнивается с давлением в сильфоне 8, будет происходить его сжатие по адиабате СО до точки О уравнивания давлений. При этом сильфон 8 акку мулирует энергию сгорания топлива и в точке О вся выделившаяся энергия полностью поглощена сильфоном 8 и потерями. Зэ точкой О начинается расширение силь- фона 8 по адиабате ОЕ, симметричной ади эбате СО, поскольку этот процесс определяется энергией, выделяемой силь- фоном 8. Точка Е - предельная точка расширения сильфона 8.50 Дальнейшее расширение продуктовсгорания до точки Р происходит по адиабате ЕР - схожей с соответствующим поудаленности от оси Ч участком адиабаты Ерасширения продуктов сгоранияДля сравнения на осях Р и Ч прерывистойлинией показана диаграмма АВГ работы двигателя с обычным поршнем.Так как количество полезной работы, .следовательно, и КПД двигателя определяется площадью фигуры, очерченной диаграммой АВСОЕГ за вычетом входящей вее границы части прямоугольника энергиивыхлопа РгЧ, которая определяется давлением газа в.сильфоне (точкэ С), его сжимаемостью (точки О, Е и Р), то можно подобратьих так, что, это даст значительное увеличение КПД двигателя,Устранение пика и снижение максимума давления (точка О), который может бытьприближен к тому минимуму, при которомначинается образование окиси углерода иокислов азота, приведет к уменьшению содержания этих газов в выхлопе, Устранениепика давления в верхней мертвой точке. который характерен для существующих двигателей, избавит его от ударных нагрузок. чтопозволит снизить его металлоемкость и вес.Таким образом, конструкция предлагаемого поршня даст возможность повыситьКПД двигателя, а также улучшить его эксплуатационные свойства. Ф о р мула изобретен ия Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий вставку с поршневым пальцем, причем на внутренней поверхности юбки поршня в ее нижней части выполнен кольцевой паз, а в последнем установлено кольцо, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра юбки поршня, отл ича ющийся тем, что, с целью повышения надежности, между внутренней поверхностью днища поршня и вставкой установлен энергоаккумулирующий элемент, выполненный в виде наполненного сжатым газом сильфона, а вставка установлена со скользящей посадкой в корпусе поршня,1714175 Составитель А,ГладТехред М,Моргента Корректор АОсауленк рипта едакто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 673 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Жбретенаущская одписноеи и открытиям при ГКНТ ССаб., 4/5