Поршень для двигателя внутреннего сгорания

Поршень для ДВС. Область применения - автомобилестроение, ДВС. Технический результат: увеличение крутящего момента и моторесурса ДВС. Для достижения технического результата был взят двигатель Д-21 с изношенной поршневой группой, требующей замены поршня и колец. Двигатель был подвергнут разборке (цилиндропоршневая группа) и на токарном станке на поршнях были сделаны кольцевые канавки радиусом R 3-5 мм (см. чертеж фиг.3, фиг.4 поз.6 табл.1). После выполнения данной токарной операции двигатель был собран без замены деталей цилиндропоршневой группы и пущен в эксплуатацию. В результате улучшились тяговые характеристики ДВС. До разборки двигателя - езда на второй передаче, после переделки - на шестой на одном и том же участке трассы с одной и той же нагрузкой. Данный двигатель эксплуатировался в течение пяти лет, показывая хорошие технические характеристики (работая в одну смену с 8-00 до 17-00). Полученный практический результат позволяет утверждать, что после переделки поршней увеличился моторесурс и крутящий момент ДВС.

1. Область техники.

Полезная модель поршень для двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем для ДВС) может быть применен в области автомобилестроения.

2. Уровень техники.

Наиболее известным и близким аналогом к предлагаемой полезной модели является поршень для ДВС, выпускаемый автопромышленностью (см. Официальное издание АМО ЗИЛ «Руководство по ремонту и каталог деталей ЗИЛ 5301 («Бычок») и его модификации» стр.6-32). Ассоциация независимых издателей 1999 г. С.И.Румянцев, А.Ф.Синельников «Т.О. и ремонт автомобилей» стр.210-215 Издательство машиностроение. Каталог деталей и сборочных единиц Камаз 5320, 53212, 5410, 5511. Камское объединение по производству большегрузных автомобилей стр.229, издательство машиностроение. Конструктивно аналог совпадает с заявленной полезной моделью по геометрической форме днища, юбки поршня с кольцевыми канавками для компрессионных и маслосъемных колец, с отверстиями для пальца поршня.

Выпускаемые поршни для ДВС выполняют функцию передачи давления газа на кривошипно-шатунный механизм, создавая крутящий момент в ДВС. Срок службы поршневой группы не превышает 200-300 км пробега из-за износа поршневых и маслосъемных колец вследствии высокого коэфициента трения возникающего между поршневыми и маслосъемными кольцами и стенкой цилиндра ДВС.

3. Раскрытие полезной модели. Существенным признаком, отличающим полезную модель (поршень для ДВС) от наиболее близкого аналога, является наличие дополнительного конструктивного элемента - кольцевой канавки (R-3...5 мм., расположенной между днищем поршня и канавкой для первого компрессионного кольца. Взаимное расположение элементов следующее: днище поршня, кольцевая канавка для компрессионного кольца (1-2 шт.), кольцевая канавка для маслосъемных колец (1-2 шт.), юбка поршня. Геометрическая форма элемента - кольцевая канавка (R-3...5 мм) со смещением центра проточки в зависимости от размера между днищем и кольцевой канавкой для первого компрессионного кольца. Данная кольцевая канавка радиусом R 3-5 мм на поршне позволяет получить при установке поршня на ДВС следующий технический результат: увеличить крутящий момент в ДВС, снизить коэффициент трения между компрессионными и маслосъемными кольцами и стенкой цилиндра ДВС, увеличить моторесурс ДВС (цилиндропоршневая группа).

4. Краткое описание чертежей.

На чертеже фиг.1-2 показаны типовые поршни для ДВС, выпускаемые промышленностью, отличающиеся конструктивно (1 - кольцевая канавка для маслосъемного кольца, 2 - кольцевая канавка для компрессионных колец, 3 - днище поршня, 4 - отверстие для поршневого пальца, 5 - юбка поршня). На чертеже фиг.3-4 показаны поршни для ДВС предложенные для рассмотрения заявки на патент (1 - кольцевая канавка для маслосъемного кольца, 2 - кольцевая канавка для компрессионных колец, 3 - днище поршня, 4 - отверстие для поршневого пальца, 5 - юбка поршня, 6 - кольцевая канавка радиусом R 3-5 мм, в - смещение радиуса кольцевой канавки см. табл.1, a1 - расстояние от центра кольцевой канавки до первого компрессионного кольца, а2 - расстояние от центра кольцевой канавки до днища поршня).

5. Осуществление полезной модели.

Осуществление полезной модели происходит следующим образом. Берется поршень для ДВС, выпускаемый автопромышленностью, и на токарно-винторезном станке делается кольцевая канавка (см. чертеж фиг.3-4 поз.4 Таблица 1). После выполнения данной токарной операции поршень готов для установки на ДВС. Данный поршень прошел практические испытания на двигателе Д-21 в течение 5-ти лет и показал положительный результат. В статическом состоянии полезная модель является деталью цилиндропоршневой группы (поршень), состоящая из следующих конструктивных элементов: кольцевой канавки для маслосъемных и компрессионных колец, днище поршня, отверстие для поршневого пальца, юбка поршня, кольцевая канавка радиусом R 3-5 мм (см. чертеж фиг.3-4 поз 1, 2, 3, 4, 5, 6 и таблица 1). Работает полезная модель следующим образом: рабочий цикл двигателя, на котором проходили испытания полезной модели Д-21, состоит из 4-х тактов.

Первый такт - всасывание. Поршень движется вниз, в цилиндр подается горючая смесь.

Второй такт - сжатие. Поршень движется вверх, сжимает горючую смесь, смесь при сжатии нагревается.

Третий такт - сгорание. Когда поршень достигает верхнего положения, смесь воспламеняется. Образовавшиеся газы продуктов сгорания рабочей смеси начинают давить на днище поршня, при этом часть газов проходит между стенкой цилиндра и стенкой поршня. Газы, встречая на своем пути кольцевую канавку (см. чертеж фиг.3-4 поз.4 табл.1), завихряются препятствуя дальнейшему продвижению газа к поршневым и маслосъемным кольцам и картеру ДВС. При этом снижается давление газа на кольца, соответственно снижается коэффициент трения между кольцами и стенкой цилиндра, газы остаются в цилиндре, что приводит к увеличению крутящего момента и увеличению моторесурса ДВС.

Четвертый такт - выпуск. Таким образом, полезная модель работает в третьем такте двигателя ДВС, а в первом, втором и четвертом тактах полезная модель работает как обычный поршень. О положительных результатах свидетельствуют экспериментальные данные, проверенные на двигателе Д-21.

Поршень для двигателя внутреннего сгорания, характеризующийся тем, что между днищем поршня и первым компрессорным кольцом выполнена кольцевая канавка радиусом R 3-5 мм.