Поршень для двигателя внутреннего сгорания

СЙК 13 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК п 9) А 1 51)5 Е ГОСУДАРСТВ ВЕДОМСТВО ГОСПАТЕНТ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ ССРССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 13(56) Авторское свидетельство СССРМ 1560760, кл. Е 02 Е 3/00, 1988.(54) ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Сущность изобретения: кольцеваявставка 1 с отверстиями 2 размещена в телепоршня 3, выполнена из высокотеплопроводного материала в виде оболочки с переменным радиусом кривизны, причем в зонекромки 4 камеры сгорания 5 вставка выполнена концентричной, в зоне поршневых колец 6 - вогнутой, а конической 7 и вогнутый 11 участки вставки сопряжены выпуклым участком 12, при этом отверстия вставки в зоне вогнутого участка выполнены в виде прорезей 20, расположенных с равномерным шагом, осевые линии 21 прорезей 20 лежат в плоскостях 22, проходящих через ось 23 камеры 5, ширина перемычек 24 между прорезями 20 постоянна, а суммарная величина ширины всех перемычек 24 превышает длину окружности, образованную границей конического 7 и выпуклого 12 участков. Кольцевой участок 28 вставки 1 размещен между торцами 26 прорезей 20 и торцем 27 вставки 1 и выполнен без прорезей, Предлагаемая конструкция позволяет повысить долговечность поршня путем увеличения эффективности теплоотводов от кольцевой вставки к зоне канавок второго и третьего поршней колец. 1 э.п. ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к двигателестроению икасается охлаждаемых поршней с камерой сгорания в поршне.Цель изобретения - повышение долговечности работы поршня путем увеличения эффективности теплоотводы от кольцевой вставки к зоне канавок второго и третьего поршневых колец.Поставленная цель достигается следую. щими новыми признаками в сравнении с прототипом:- высокотеплопроводная вставка в зоне вогнутого участка снабжена дополнительными прорезями, осевые линии которых лежат в плоскостях, проходящих через ось камеры сгорания, Выполнение прорезей таким образом позволяет увеличить эффективность теплоотвода от вогнутого участка за счет увеличения поверхности теплоотвода от вставки к основному материалу поршня при максимально возможном тепловом потоке от выпуклого участка вставки к вогнутому.Увеличение поверхности теплоотвода от вставки к основному материалу поршня в зоне вогнутого участка осуществляется засчет выполнения в теле вставки дополнительных прорезей, через которые имеет возможность удаления воздуха из кокиля во время отливки поршня, что и обеспечивает качественную заливку высокотеплопроводной кольцевой вставки. Однако в зоне вогнутого участка количество прорезей по сравнению с другими участками вставки необходимо резко увеличивать, что уменьшает площадь поверхности этого участка. Выполнение же прорезей таким образом, что их осевые линии лежат в плоскостях, проходящих через ось камеры сгорания обеспечивает максимально возможный тепловой поток от выпуклого участка вставки к вогнутому.Это объясняется тем, что при выполнении осевых линий прорезей под углом к выше- оговоренной плоскости, площадь поверхности перемычек между двумя соседними прорезями остается неизменной, а расстояние, проходимое тепловым потоком от границы между выпуклым и вогнутым участками до торца вставки со стороны вогнутого участка увеличивается, что уменьшает количество теплоты, проводимое к вогнутому участку, а следовательно,и теплоотвод от него.Следовательно, выполнение прорезей предложенным образом позволяет повысить эффективность теплоотвода от вогнутого участка, что приводит к увеличению теплового потока вдоль высокотеплопроводной вставки в зону канавок второго и третьего поршневых колец. снижению тем пературы в зоне кромки камеры сгорания и повышению долговечности последней.- дополнительные прорези выполнены с равномерным шагом;- ширина перемычек между прорезями во всех сечениях, перпендикулярных оси камеры сгорания. постоянна.Такая конструкция вставки обеспечивает качественную заливку высокотеплопроводной кольцевой вставки в зонах каждой из перемычек между прорезями вдоль всей длины прорези, что увеличивает поверхность теплоотвода от вставки к основному материалу поршня, позволяет увеличить эффективность теплоотвода от вогнутого участка вставки, тем самым повышая долговечность поршня,- суммарная величина ширины всех перемычек всех перемычек между прорезями 10 15 20 превышает длину окружности, образован 25 приема теплоты, отводимой от кромки камеры сгорания, выпуклый - для переноса этого количества тепла, а вогнутый - для передачи ее в зону канавок второго и третьего поршневых колец. Выполнение при этом суммар 30 35 ной ширины всех перемычек между прорезями в зоне вогнутого участка не меньшей, чем длина окружности, образованная границей конического и выпуклого участков способствует эффективному тепло- переносу от конического участка к вогнутому, т,е. к зоне канавок второго и третьего поршневых колец, что снижает температуру как в зоне первого поршневого кольца,гак и в зоне кромки камеры сгорания, и тем 40 самым повышает долговечность поршня, Это объявляется тем, что в зоне выпуклого участка высокотеплопроводная кольцевая вставка расположена по направлению максимального теплового потока, что практиче 45 ски исключает теплоотвод от выпуклогоучастка к зоне канавки первого поршневогокольца. В противном случае, при выполнениисуммарной ширины всех перемычек между 50 прорезями вогнутого участка меньшей, чем длина окружности, образованная границей конического и выпуклого участков приводит к уменьшению теплоотвода к вогнутому участку, изменению первоначальным тепловых 55 потоком и отводу части теплоты от вставки в зоне выпуклого участка, т,е, к канавке первого, более теплонагруженного поршневого кольца, и в конечном итоге к повышению температуры как в зоне вышеуказанной каной границей конического и выпуклого участков.В рассматриваемой конструкции поршня конический участок вставки служит для1804141 55 невки так и в зоне крГ 1 мки камГ)ц ОГОГ)ания,Ч)О СНИжаЕт ДОЛГОВЕЯНОСТЬ ПОРШНЯ,между торцами дополнительных прорезей, обращенных к торцу вставки со стороны вогнутого участка и этим торцем имеетместо кольцевой участок беэ прорезей.Вследствие высокой теплопроводностиматериала вставки тепловой поток иэ перемычек между прорезями направлен в окружном направлении по кольцевому участкувставки, что обеспечивает увеличеннуюплощадь поверхности теплоотвода. а следовательно,и теплоотвод от вогнутого участкавставки к зоне канавок второго и третьегопоршневых колец, что повышает долговечность поршня,Таким образом, данная конструкцияимеет иное функциональное назначение.На фиг, 1 показан общий вид поршня совставкой и камерой сгорания; на фиг, 2 -общий вид вставки; на фиг. 3 - показано тоже, вид сверху,Кольцевая вставка 1 с отверстиями 2размещена в теле поршня 3. Вставка выполнена с переменным радиусом кривизны ирасположена между кромкой 4 камеры сгорания 5 и зоной поршневых колец 6 такимобразом. что в зоне кромки 4 вставка 1 выполнена в виде конического участка.7, средняя линия 8 поперечного сечения которогосовпадает с биссектрисой угла р между поверхностями 9 и 10, образующих кромку 4,а в зоне поршневых колец 6 вставка выполнена вогнутой, при этом вогнутый участок11 и конический участок 7 вставки 1 сопряжены выпуклыми участками 12, Средняя линия 13 поперечного сечения вогнутогоучастка 11 вставки 1 выполнена радиусомВ 1 равным 0,15-0,3 диаметра О поршня 3,причем центр А радиуса В 1 расположен наобразующей 14 боковой поверхности поршня 3, а точка пересечения средней линии 13поперечного сецения вогнутого участка 11вставка 1 и образующей 14 боковой поверхности поршня 3 равноудалена от второйканавки 15 и третьей канавки 16 поршневыхколец (не показаны), При этом средняя линия 17 поперечного сечения выпуклого участка 12 вставки 1 выполнена радиусом В 2, .равнымВ 2 = (0,9,1.1) О бр 360 где О - диаметр поршня 3,р - угол кромки 4 камеры сгорания 5, т.е, расположение вставки 1 практически совпадет с поверхностью 18, направленной перпендикулярно иэотермам 19 в теле поршня 3. В зоне вогнутого участка 11 вставке 1 снабжена Г)рореэями 20, выполненными с равномерным шагом ) так, что осевые линии 21 прорезей 20 лежит в плоскостях 22, проходящих через ось 23 камеры сгорания 5, ширина С перемычек 24 между прорезями 20 во всех сечениях, перпендикулярных оси 23 камеры сгорания 5, постоянна, а суммарная величина ширины С всех перемычек 24 превышает длину окружности 25 границы между коническим участком 7 и выпуклым участком 12 вставки 1, при этом между торцами 26 прорезей 20 вогнутого участка 11, обращенного к торцу 27 вставки 1 со сторо ны вогнутого участка 11 и торцем 27 имеетместо кольцевой участок 28, прорези на котором отсутствуют.Во время работы двигателя внутрениаго сгорания тепловой поток от газов в зоне 20 кромки 4 камеры сгорания 5 воспринимается поверхностями 9 и 10 и далее теплопроводностью направляется к коническому участку 7 вставки 1. Вследствие того. что в зоне кромки 4 вставка выполнена в виде 25 конического участка 7, средняя линия в поперечном сечении которогосовпадает с биссектрисой угла у) кромки 4, теплоотвод от поверхностей 9 и 10 к вставке 1 является равноэффективным. Так как вставка 1 вы полнена из высокотеплопроводного материала, то тепло от кромки 4 быстро отводится-по вставке 1 к более холодной зоне поршневых колец 6, При этом вставка 1 выполнена с переменным радиусом кри визны так, что в зоне кромки 4 камеры сгорания 5 вставка выполнена в виде конического участка 7, средняя линия 8 поперечного сечения которого проходит по биссектрисе угла р кромки 4, а в зоне пор шневых колец 6 вставка выполнена вогнутой, и вогнутый участок 11 с коническим участком 7 сопряжены выпуклым участком 12. Геометрические размеры вставки таковы, что средняя линия 13 поперечного сече ния вогнутого участка 11 вставки 1выполнена радиусом В 1, равным 0,15-0,3 диаметра О.поршня 3, причем центр А радиуса В 1 расположен на образующей 14 боковой поверхности поршня 3, а средняя линия 17 50 поперечного сечения выпуклого участка 12вставки 1 выполнена радиусом В 2, равным Я 2 = 0,9,1,1)О фл р/360 где О - диаметр поршня 3.р - угол кромки 4 камеры сгорания 5,За счет этого расположение вставки 1 в теле поршня 3 практически совпадает с поверхностью 18, направленной перпендикулярно изотермам 19, в результате чего тепловой поток вдоль вставки является наиболее эффективным.Вследствие этого, что в зоне вогнутого участка 11 вставки 1 выполнены прорези 20 так, что осевые линии 21 прорезей 20 лежат в полости 22, проходящих через ось 23 камеры сгорания 5, тепловой поток от выпуклого участка вставки к вогнутому является максимальным при одновременном обеспечении максимальной площади теплоотвода от вставки 1 в зоне вогнутого участка 11 к телу поршня 3 за счет обеспечения качественной заливки вставки 1 в зоне вогнутого участка 11.,Так как прорези 20 выполнены с равномерным шагом у, а ширина перемычек с между прорезями 20 во всех сечениях, перпендикулярных оси 23 камеры сгорания 5 постоянна, то качественная заливка вставки 1 обеспечивается вдоль всех перемычек 24 вогнутого участка 11, что обеспечивает наибольшую площадь теплоотвода от вставки 1 вдоль всех перемычек 24,За счет того, что суммарная величина ширины С всех перемычек 24 между прорезями 20 превышает длину окружности 25, образованной границей конического 7 и выпуклого 11 участков, а вставка 1 размещена перпендикулярно изотермам 19, тепловой поток от конического участка 7 к вогнутому является максимально эффективным.Так как между торцами 25 прорезей 20 вогнутого участка 11 и торцем 27 вставки со стороны этого участка имеет место кольцевой участок 28 без прорези, то вследствие высокой теплопроводности материала вставки 1 часть теплового потока из перемычек 24 между прорезями 20 направлена вдоль кольцевого участка 28 вставки 1 и далее к зоне 6 канавок 15, 16 второго и третьего поршневых колец, а часть - из перемычек 24 между прорезями 20 непосредственно в зону 6 канавок поршневых колец 15, 16, Следовательно, теплоотвод от вогнутого участка 11 вставки 1 в зон 6 канавок 15, 16 поршневых колец увеличивается.При этом теплоотвод от кромки 4 будетосуществляться через менее нагретые ка.5 навки 15, 16 поршневых колец с наибольшей эффективностью, что приводит к снижению температуры в зоне кромки 4 поршня 3 и повышению его долговечности.Отверстия 2 служат для надежного 10 крепления вставки 1 в теле поршня 3.Формула изобретения 1. Поршень для двигателя внутреннегосгорания, содержащий камеру сгорания с кромкой и соосную с ней кольцевую тонко стенную вставку из высокотеплопроводногоматериала с переменным радиусом кривизны и с отверстиями, выполненными в ее стенках, размещенную в теле поршня в зонах кромки камеры сгорания и поршневых 20 колец, причем в зоне кромки и камеры сгорания она выполнена конической, средняя линия поперечного сечения вставки в зоне кромки камеры сгорания совпадет с биссектрисой угла кромки. в зоне поршневых ко лец вставка выполнена вогнутой, аостальная часть вставки выполнена выпуклой,отличающийся тем,что, с целью повышения долговечности путем увеличения эффективности теплоотвода от кольце вой вставки к зоне канавок второго итретьего поршневых колец, отверстия вставки в зоне вогнутого участка выполнены в виде прорезей и размещены с равномерным шагом так, что осевые линии прорезей 35 лежат в плоскостях, проходящих через оськамеры сгорания, ширина перемычек между прорезями во всех сечениях, перпендикулярных оси камеры сгорания постоянна, а суммарная величина ширины всех перемы чек превышает длину окружности границымежду коническим и выпуклым участками вставки,2,Поршеньпоп,1, отл и ча ю щийс я тем, что вставка со стороны торца 45 имеет кольцевой сплошной участок.1809144фиг,ЗСоставитель А.ШеховцовТехред М.Моргентал Редактор Корре кто син ственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1 О рои Заказ 1271 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРЖ, Раушская наб., 4/5