Поршень из алюминиевого сплава для двигателя внутреннего сгорания

(51) 5 ЯЙ 9)3 ( ИСА БРЕТЕНИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Заволжский моторный завод(56) Авторское свидетельство СССРМ 206246, кл. Р 02 Е 3/04, 1962,(54) ПОРШЕНЬ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГОСПЛАВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ В НУТРЕ Н Н ЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям поршнейс терморегулирующими вставками. Изобретение позволяет уменьшить вес поршня,снизить боковые нагрузки на поршень,обеспечивает постоянство тепловых зазоров между юбкой поршня и цилиндром на всех режимах работы двигателя и улучшает литейные. свойства поршня. Поршень содержит головку 1 с поршневыми кольцами, юбку 2, бобышки 3 с отверстиями под поршневой палец 4. Юбка поршня имеет форму овала, малая ось которого совпадает с осью поршневого пальца, а большая его ось перпендикулярна оси поршнего пальца. В нижней части головки 1 поршня залита терморегулирующая вставка иэ материала с меньшими, чем у алюминия, коэффициентами теплового расширения и теплопроводности, Вставка выполнена в виде двух сегментов, соединенных перемычками 9, отогнутыми под острым углом к вертикальной оси 10 поршня, Продольная ось терморегулирующей вставки совпадает с большой осью овала юбки поршня. 2 ил,10 15 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям поршнейиз алюминиевых сплавов с терморегулирующими вставками,Поршень подбирают к цилиндру так,чтобы между юбкой и стенками цилиндрабыл минимальный зазор, исключающий стуки поршней в цилиндрах и прорыв масла вкамеру сгорания и его угар. Но минимальные заборы между юбкой поршня и цилиндром могут привести, особенно в случае,если поршень алюминиевый большим коэффициентом теплового расширения, а гильзачугунная, к заклиниванию поршней в цилинф дре нэ прогретом двигателе. Для избежаниязаклинивания поршней принимают рядмер: овальная форма юбки поршня, при которой большая ось овала перпендикулярнаоси поршневого пальца, Рабочая зона юбкипоршня, т.е. зона наименьших зазоров ивозможного контакта поршня с гильзой,расположена в секторах, равных примерно45 около большой оси овала.Известны терморегулирующие вставки,служащие для обеспечения постоянстватепловых зазоров между алюминиевымпоршнем и цилиндром на различных режимах работы двигателя, применяемые на двигателях ЗМЗ, Эти вставки имеют кольцеобразную форму, переменной по длине окружностижесткости, которая залита в нижнюю часть головки поршня. Вставкавыполнена из материала, имеющего посравнению с алюминием меньший коэффициент теплового расширения и больший модуль упругости, поэтому она препятствуетрасширению юбки поршня на горячем дви. гателе, За счет того, что материал вставкиимеет меньшую теплопроводность, она препятствует передаче тепла от головки поршня к юбке.Недостатком такой кольцевой вставкипоршня является то, что она увеличиваетвес поршня, а это приводит к увеличениюсил инерции кривошипно-шатунного механизма ДВС и, в конечном итоге, к увеличению износа деталей двигателя. Кроме того,эта вставка препятствует передаче тепла отголовки поршня к бобышкам под поршневой палец, так как именно над бобышкамиона имеет сплошную часть. Желательнымже является передача тепла к бобышкам,которые могут расширяться внутрь поршня,не искажая геометрии юбки поршня.Кроме того, кольцо вставки оказываетбольшое сопротивление потоку металла приотливке поршня, что может быть причинойраковйн и пустот в отливке поршня.Цель изобретения - обеспечение постоянства заданных тепловых зазоров между поршнем и цилиндром при различных режимах работы ДВС, снижение веса и улучшение литейных свойств поршня - достигается тем, что в алюминиевом поршне для ДВС, содержащем головку, юбку, имеющую в поперечном сечении форму овала, большая ось которого перпендикулярна оси поршневого пальца; бобышки с отверстиями под поршневой палец и терморегулирующую вставку, залитую в нижнюю часть головки поршня и выполненную из материала с меньшими, чем у алюминия коэффициентами теплового расширения и теплопроводности и большим модулем упругости,терморегулирующая вставка выполнена в виде двух цилиндрических сегментов, параллельных образующей поверхности юбки и соединенных перемычками, отогнутыми под острым углом к вертикальной оси поршня, причем продольная ось терморегулирующей вставки совпадает с продольной осью овала юбки поршня.Предлагаемая терморегулирующая вставка имеет меньший вес, так кэк часть кольца заменена прямолинейными перемычками (хордами). Таким образом снижается вес поршня, инерционные нагрузки на детали ДВС и износ деталей ДВС,Поскольку сегментные участки не проходят над бобышками под поршневой палец, они не препятствуют передаче тепла к бобышкам, которые могутрасширяться внутрь поршня. Наоборот, сегментные участки вставки расположены над рабочими зонами юбки поршня и препятствуют передаче тепла к ним и деформации юбки поршня в рабочих зонах, Сегменты вставки создают меньшее сопротивление потоку металла при отливке поршня, чем полное кольцо прежней вставки, обеспечивая более свободнь 1 й пролив к юбке поршня, чем полное кольцо прежней вставки, обеспечивая более свободный пролив к юбке поршня, снижая возможность недолива и раковин в поршне,Для уменьшения боковых нагрузок на поршень, влияющих на его износ и износ поршневых колец, желательно максимально удлинить шатун, что при сохранении общих габаритов двигателя по высоте возможно за счет максимального приближения поршневого пальца к маслосъемному кольцу. Прежняя кольцевая форма терморегулирующей вставки не давала такой возможности, так как кольцевая вставка проходила в зоне отверстий под поршневой палец.Предлагаемая конструкция терморегулирующей вставки позволяет максимально приблизить поршневой палец к мэслосъемному кольцу (т.е, удлинить шатун), так как взоне отверстий под поршневой палец находятся отогнутые перемычки-вставки, которые согласно конструкции расположенывыше, т.е. дальше от оси поршневого пальца;.На фиг,1 схематично изображен предлагаемый поршень, разрез; на фиг.2 - поршень в плоскости вставки, поперечноесечение.Поршень имеет головку 1, юбку 2, бобышки 3 с отверстиями под поршневой палец 4. Юбка поршня имеет форму овала,контур которого показан штриховой линиейна фиг,2. Малая ось овала 5 совпадает сосью поршневого пальца, Большая ось овала 6 перпендикулярна оси поршневого 15пальца. Наименьшие зазоры между поршнем и цилиндром в рабочих зонах поршня 7,расположенных с обеих сторон от большойоси овала 6 юбки поршня 2, составляющихкаждая примерно 45, 20В нижнюю часть головки 1 поршня залита терморегулирующая вставка, состоящая из двух сегментов 8 и перемычек 9,отогнутых под острым углом к вертикальнойоси поршня 10. Продольная ось терморегулирующей вставки совпадает с большойосью овала юбки поршня,Сегменты 8 терморегулирующей вставки препятствуют передаче тепла в рабочейзоне 7 юбки поршня, в то же время перемычки 9 не йрепятствуют передаче тепла вбобышки 3 поршневого пальца. И в целомэто способствует сохранению геометрииюбки поршня между поршнем и цилиндромДВС на всех режимах его работы. 35Терморегулирующая вставка создаетнебольшое сопротивление потоку металлапри отливке поршня, так как перемычки 9терморегулирующей вставки практическине создают сопротивления потоку металла. 40Перемычки 9 терморегулирующей вставкиотогнуты под острым углом к оси поршня 10для набора их в пакеты, что облегчает их автоматическую укладку в кокиль при заливке поршней. Перемычки 9, находящиеся в зоне отверстий под поршневой палец, расположены выше, т,е. дальше от отверстий 4 под поршневой палец, чем сегментные части 8 вставки, поэтому они позволяютмаксимально приблизить поршневой палец к канавке под маслосъемное кольцо и за счет этого удлинить шатун, т.е. снизить боковые нагрузки на поршень.Таким образом, предлагаемая конструкция терморегулирующей вставки позволяет уменьшить вес поршня, уменьшить боковые нагрузки на поршень, обеспечивает постоянство тепловых зазоров между юбкой поршня и цилиндром на всех режимах работы ДВС и улучшает литейные качества поршня.Ф о р мул а и зоб рете н и я Поршень из алюминиевого сплава для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с поршневыми кольцами, юбку, выполненную в поперечном сечении в форме овала, большая ось которого перпендикулярна к оси поршневого пальца, бобышки с отверстиями под поршневой палец и терморегулирующую вставку, залитую в нижней части головки поршня и выполненную иэ материала с меньшим, чем у алюминия коэффициентом теплового расширения и теплопроводности и большим модулем упругости, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения постоянства заданных тепловых зазоров на различных режимах работы двигателя, снижения массы и улучшения литейных свойств поршня, терморегулирующая вставка выполнена в виде двух цилиндрических сегментов, параллельных образующей поверхности юбки и соединенных перемычками, отогнутыми под углом к оси поршня, причем продольная ось терморегулирующей вставки совпадает с продольной осью овала юбки поршня.1694961 К 0 нщ Юал юЬ35Составитель А.Гладких едактор А.Долинич Техред М.Моргентал Корректор М.Максимиши аказ 414 б Тираж Подписное ВНИИПИ государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10