Поршень двигателя внутреннего сгорания

(55 Г 0 ПИ Е ИЗОБРЕТЕНИ спортного м В,И.Воробьев СССР87,(54) ПОРШЕНЬ ГО СГОРАНИЯ (57) Изобретен роению, улучша теля и ускоряе содержит голов положена выем е относи ет пусков прогрев ку 1, вдн ка 3. В ни тся к двиые качестпоршняище 2 кот ателества двигаПоршень рой рас- выемки неи ча ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Брянский институт трашиностроения(56) Авторское свидетел ьствМ 1483072, кл. Р 02 Р 3/12,ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕ 3 установлена жаропрочная вставка (ЖВ) 5, выполненная иэ высокопористого материала. В ЖВ 5 частично размещена камера сгорания 6 с образованием верхней 7 и нижней 8 горловины, Камера сгорания 6 снизу ограничена пластиной 9, центральная часть которой закреплена в донной части 4 выемки 3, а края по периметру приподняты. Пластина 9 закрывает нижнюю горловину 8, ЖВ 5 и пластина 9 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, например из никелида титана. При изменении температуры поршня его относительная поверхность охлаждения меняется вследствие мартенситного превращения, происходящего в материале ЖВ 5 и пластине 9. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания ЭДВС.Известен поршень ДВС, содержащий головку с канавками под поршневые кольца, огневое днище и полуразделенную камеру сгорания.Недостаток известного поршня заключается в том, что полуразделенные камеры сгорания характеризуются большими относительными поверхностями охлаждения и объемно-пленочным смесеобразованием (относительная поверхность охлаждения определяется отношением площади поверхности камеры сгорания к ее объему), что снижает пусковые качества двигателя.Наиболее близким к предлагаемому является поршень ДВС, содержащий головку с выемкой в его днище, жаропрочную вставку, выполненную в виде тела вращения и размещенную в выемке с зазором в ее данной части, и камеру сгорания, частично ограниченную вставкой и плавно сопряженную с горловиной. Камера сгорания размещена в зазоре и ограничена снизу донной частью выемки, а жаропрочная вставка выполнена из высокопористого материала со сквозными порами.Недостатком описанного поршня является большая относительная поверхность охлаждения. При запуске "холодного" (не- прогретого) двигателя значительная часть топлива(до 40 - 60 о ) наносится в виде пленки на стенки камеры сгорания, что отрицательно сказывается на пусковых свойствах двигателя,Целью изобретения является ускорение прогрева поршня путем снижения относительной поверхности охлаждения поршня непрогретого двигателя, улучшение пусковых качеств двигателя,Указанная цель достигается тем, что в поршне ДВС, содержащем головку с выемкой в его днище, жаропрочную вставку, выполненную в виде тела вращения из высокопористого материала со сквозными порами, размещенную в выемке, и камеру сгорания, частично ограниченную вставкой с образованием верхней и нижней горловин, нижняя горловина камеры сгорания снизу закрыта пластиной, центральная часть которой закреплена на дне выемки, при этом пластина и жаропрочная вставка выполнены иэ материала, обладающего эффектом памяти формы, например из никелида титана.Известно, что никелид титана может быть получен как в виде сплошного матери 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ала, так и с пористой структурой. Пористыйникелид титана получается прессованием испеканием смеси никеля и титана, Поры вникелиде титана являются сквозными.В предлагаемом поршне нижняя горловина камеры сгорания снизу закрыта пластиной, центральная часть которойзакреплена на дне выемки, при этом пластина и жаропрочная вставка выполнены иэматериала, обладающего эффектом памятиформы, В качестве материала использованникелид титана,На фиг.1 изображен поршень непрогретого двигателя, общий вид; на фиг.2 - поршень прогретого двигателя, общий вид.Поршень ДВС содержит головку 1, вднище 2 которой расположена выемка 3,Нижняя часть выемки 3 образует доннуючасть 4. В выемке 3 установлена жаропрочная вставка 5, выполненная в виде тела вращения из высокопористого материала сосквозными порами, В вставке 5 частичноразмещена камера сгорания 6 с образованием верхней 7 и нижней 8 горловин. Камера сгорания 6 снизу ограничена пластиной9, центральная часть которой закреплена ив донной части 4 выемки 3, а края по периметру приподняты. Пластина 9 закрываетнижнюю горловину 8, Жаропрочная вставка5 и пластина 9 выполнены иэ материала,обладающего эффектом памяти формы, вкачестве которого использован никелид титана, Этот материал претерпевает мартенситное превращение с изменениемтемпературы окружающей среды.При этом изделие из такого материаласпособно многократно изменять свою форму.Поршень работает следующим образом,В исходном положении при запуске холодного (непрогретого) двигателя температура поршня равна температуреокружающей среды. Установленная в выемке 3 жаропрочная вставка 5 прижата к периферийной зоне донной части 4 выемки 3(фиг.1).При запуске двигателя с таким поршнемвследствие малой относительной поверхности охлаждения теплоотвод в поршень невелик, поршень быстро прогревается, улучшаяпусковые свойства двигателя.При нагреве двигателя температурапоршня увеличивается, В жаропрочнойвставке 5 и пластине 9, выполненных изматериала, обладающего эффектом памятиформы, происходит мартенситное превращение, и они изменяют свою форму, Пластина 9 своими краями прижимается к доннойчасти 4 выемки 3, Жаропрочная вставка 5приподнимается над периферийной зонойдонной части 4 выемки 3 и образует зазор10 (фиг.2),Форма верхней горловины 7, образуемой центральной частью жаропрочной 5вставки 5, изменяется. В результате впрыскивания в объем камеры сгорания 6 черезверхнюю горловину 7 топливо отражаетсяот донной части 4 выемки 3 и пластины 9,распределяется по поверхности зазора 10, 10заполняет поры жаропрочной вставки 5 иоседает в виде пленки на поверхности камеры сгорания 6, Под действием высокой температуры топливо интенсивно испаряется ичерез сквозные поры жаропрочной вставки 155 поступает в надпоршневое пространство .в виде нагретых паров, хорошо перемешивающихся со свежим воздушным зарядом.Жаропрочная вставка 5 и пластина 9 предотвращают проникновение открытого пламени на поверхность выемки 3, снижаянагрев и уменьшая потери теплоты черезпоршень, Теплота вставки вследствие ее капиллярности рационально расходуется наиспарение топлива пропорционально его 25количеству,Таким образом, на прогретом двигателевследствие большой относительной поверхности охлаждения пленка топлива интенсивно испаряется с поверхности камеры 30сгорания 6, что уменьшает потери тепла через поршень и увеличивает полноту сгорания топлива,С выключением двигателя и охлаждением поршня в материале жаропрочной вставки 5 и пластины 9 происходит обратноемартенситное превращение, и они занимают исходное положение фиг.1). При последующем запуске холодного 40 двигателя цикл работы поршня повторяется. Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что площадь камеры сгорания, заключенная в жаропрочной вставке, ограничена в непрогретом двигателе пластиной, которая закреплена центральной частью на дне выемки и закрывает нижнюю горловину камеры сгорания. Жаропрочная вставка и пластина выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, например никелида титана, При нагреве двигателя во вставке и пластине происходит мартенситное превращение, их форма изменяется и площадь камеры сгорания возрастает.Ограничение площади камеры сгорания снижает относительную поверхность охлаждения поршня непрогретого двигателя, что улучшает пусковые качества двигателя и ускоряет его прогрев.Формула изобретения 1. Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с выемкой в его днище, жаропрочную вставку, выполненную в виде тела вращения иэ высокопористого материала со сквозными порами и размещенную в выемке, и камеру сгорания, частично ограниченную вставкой с образованием верхней и нижней горловин, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения прогрева путем снижения относительной поверхности охлаждения поршня непрогретого двигателя, нижняя горловина камеры сгорания снизу закрыта пластиной, центральная часть которой закреплена на дне выемки, причем пластина и жаропрочная вставка выполнены иэ материала, обладающего эффектом памяти формы,2. Поршень поп.1, отл и ча ю щи й с я тем, что в качестве материала с эффектом памяти формы использован никелид титана.1698471Составитель В,Лобанов Редактор Н.Горват Техред М,Моргентал Корректор И.Муска аказ 4376 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10