Поршень двигателя внутреннего сгорания

 

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 сильфом, наполненный сжатым газом. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Г 02 В 75!04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ.ЬСТВУ

2 (53) 621.43-242,3 (088,8) (56) Патент СССР № 693042, кл. F 02 В 71/00, 1979. (21) 4785178/06 (22) 23.01.90 (46) 23.02.92. Бюл. ¹ 7 (71) Коми научный центр Уральского отделе.ния АН СССР (72) Р.И. Ветошкин

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„„. Ж „„1714175 А1 (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 3 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 связан° O5slh ный с шатуном. Поршень снабжен энергоаккумулирующим элементом, выпол- Ь ненным 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 вставки

1714175

2 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 поршня 1. Между днищем поршня 1 и торцам вставки 2 размещен энергоаккумулирующий элемент, выполненный в виде сильфона 8, наполненного сжатым газом.

Поршень работает следующим образом.

В исходном положении вставка 2 прижата сильфрном 8 к кольцу 6. С началом работы двигателя в такте сжатия при приближении «верхней мертвой точке происходит воспламенение введенного в цилиндр топлива.

Это вызывает скачкообразный рост температуры и давлейия продуктов сгорания.

Когда их давление превысит давление газа 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 сядет на кольцо 6.. Физическая суть процесса и его энергетика показаны на диаграмме фиг. 2 в осях V йР очерченной непрерывной линией. Адиабата AB описывает такт сжатия воздуха. B точке В произойдет воспламенение введенного в цилиндр топлива. Ветвь BC диаграммы описывает процесс горения, сопровождающийся скачкообразным ростом давления и температуры.

Когда давление сравнивается с давлением в сильфоне 8, будет происходить его сжатие по адиабате CD до точки О уравнивания давлений. При этом сильфон 8 аккумулирует энергию сгорания топлива и в точке D вся выделившаяся энергия полностью поглощена сильфоном 8 и потерями.

За точкой О начинается расширение сильфона 8 по адиабате DE, симметричной адиабате CD, поскольку этот процесс определяется энергией, выделяемой сильфоном 8. Точка Š— предельная точка расширения сильфона 8.

Дальнейшее расширение продуктов сгорания до точки F происходит по адиабате EF — схожей с соответствующим по удаленности от оси V участком адиабаты IF

5 расширения продуктов сгорания,, Для сравнения на осях P u V прерывистой линией показана диаграмма ABIF работы двигателя с обычным поршнем.

Так как количество полезной работы, .

10 следовательно, и КПД двигателя определяется площадью фигуры, очерченной диаграммой ABCDEF за вычетом входящей в ее границы части прямоугольника энергии выхлопа PF V, которая определяется давле15 нием газа в.сильфоне(точка С), его сжимаемостью (точки О, Е и F ), то можно подобрать их так, что, это даст значительное увеличение КПД двигателя.

Устранение пика и снижение максиму20 ма давления (точка D), который может быть приближен к тому минимуму, при котором начинается образование окиси углерода и окислов азота, приведет к уменьшению содержания этих газов в выхлопе, Устранение

25 пика давления в верхней мертвой точке, который характерен для существующих двигателей, избавит его от ударных нагрузок. что позволит снизить его металлоемкость и вес.

Таким образом, конструкция предлагаÇ0 емого поршня даст возможность повысить

КПД двигателя, а также улучшить его эксплуатационные свойства.

Формула изобретения

35 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

40 установлено кольцо, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра юбки поршня, о тл ича ю щи йся тем, что, с целью повышения надежности, между внутренней поверхностью днища поршня и

45 вставкой установлен энергоаккумулирующий элемент, выполненный в виде наполненного сжатым газом сильфона, а вставка установлена со скользящей посадкой в корпусе поршня, 50

1714175

Составитель А.Гладких

Техред М.Моргентал Корректор A,oñàóëенко

Редактор О.Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 673 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

Т ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5