Составной поршень для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом. Поршень снабжен инерционным механизмом поджатия поршневых колец к внутренней поверхности цилиндра, а поршневые кольца выполнены составными в виде трех равных сегментов, каждый из которых снабжен пазом, и графита, при этом механизм поджатия сопрягается с поршневыми кольцами через отверстия в головке поршня, а графит размещен в пазах сегментов, которые выполнены, например, из бронзы или чугуна. Изобретение позволяет повысить надежность поршня при одновременном повышении герметичности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом.

Известен поршень по авторскому свидетельству СССР N 1361362, кл. F 02 F 3/00, 1987 г., который обеспечивает снижение трения и повышение долговечности сопряжения гильза-поршень.

Недостатком известного поршня является невысокая его надежность. Это вызвано тем, что при высоких рабочих температурах происходит закоксовывание масла и, как следствие, залегание поршневых колец.

Также известен выбранный в качестве прототипа поршень, содержащий головку, снабженную канавками для поршневых колец и жестко закрепленную со штоком (А. С. Орлин и др. "Двигатели внутреннего сгорания", изд. "Машиностроение", Москва, 1970 г., стр. 71, рис. 27).

Однако этот поршень имеет недостаточную надежность при воздействии на него повышенных тепловых нагрузок, т.к. при высоких рабочих температурах происходит закоксовывание масла и залегание поршневых колец, не обеспечивается достаточная герметичность как для предотвращения прорыва газа из рабочей полости цилиндра в картер, так и попадания масла из картера в рабочую полость цилиндра.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности поршня при высоких температурах при одновременном повышении герметичности во время воспламенения топлива за счет изменения конструкции поршня.

Поставленная цель достигается тем, что составной поршень для ДВС, содержащий головку с канавками для поршневых колец, жестко закрепленную со штоком, снабжен инерционным механизмом поджатия поршневых колец, а поршневые кольца выполнены составными в виде трех равных сегментов, каждый из которых снабжен пазом, и графита. При этом механизм поджатия сопрягается с поршневыми кольцами через отверстия в головке, графит размещен в пазах сегментов, а сегменты выполнены, например, из бронзы или чугуна.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый составной поршень отличается наличием новых признаков.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими известными техническими решениями не позволило выявить отличительные от прототипа признаки. Это соответствует наличию критерия "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан продольный разрез поршня, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Составной поршень для ДВС содержит головку 1, жестко закрепленную со штоком 2 и снабженную канавками 3 для поршневых колец, которые выполнены составными в виде 3-х равных сегментов 4 и графита 5. Каждый из сегментов 4 снабжен пазами 6, которые служат для размещения в них графита 5, инерционный механизм поджатия поршневых колец состоит из пружины 7, груза 8, конического толкателя 9, шариков 10, 14, роликов 11, коромысел 12. Механизм поджатия прижимает каждый из сегментов 4 к внутренней поверхности цилиндра (не показано) посредством шариков 10, 14, роликов 11, коромысел 12 через отверстия 13 в головке 1.

Предлагаемый составной поршень работает следующим образом.

Пружина 7 инерционного механизма поджатия постоянно прижимает сегменты 4 поршневых колец к внутренней поверхности цилиндра, компенсируя износ поршневых колец, а во время воспламенения топлива давление поршневых колец на стенки цилиндра увеличивается, т. к. за счет инерции груза 8 толкатель 9 дополнительно прижимает их к стенкам цилиндра. Тем самым в процессе расширения обеспечивается высокая герметичность для предотвращения прорыва газов из рабочей полости цилиндра в картер.

Использование составных поршневых колец с применением графита позволит обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре без масла и одновременно высокую герметичность при достаточно высоких температурах рабочего тела, что позволит в камерах сгорания создавать большее давление и соответственно повышать КПД двигателя.

Формула изобретения

1. Составной поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку, снабженную канавками для поршневых колец и жестко закрепленную со штоком, отличающийся тем, что он снабжен инерционным механизмом поджатия поршневых колец, а поршневые кольца выполнены составными в виде трех равных сегментов, каждый из которых снабжен пазом, и графита, при этом механизм поджатия сопрягается с поршневыми кольцами через отверстия в головке, а графит размещен в пазах сегментов.

2. Поршень по п.1, отличающийся тем, что сегменты выполнены, например, из бронзы или чугуна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2