поршень двигателя внутреннего сгорания
Классы МПК: | F02F3/00 Поршни |
Автор(ы): | Петров Ю.М. |
Патентообладатель(и): | Петров Юрий Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-02-20 публикация патента:
27.01.1995 |
Использование: поршни двигателя внутреннего сгорания, позволяющие повысить надежность и долговечность двигателя за счет уменьшения трения поршня о цилиндр. Сущность изобретения: в поршне двигателя, содержащем головку с наклонными днищем и непараллельными уплотнительными кольцами, канавки под уплотнительные кольца выполнены с увеличивающимися от кольца к кольцу углами наклона в плоскости, перпендикулярной оси шатунного отверстия, что уменьшает силу прижатия поршня к стенке цилиндра и трение между ними за счет исключения точечного контакта поршня. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий наклонное днище и размещенные в непараллельных между собой канавках головки уплотнительные кольца в плоскости, перпендикулярной к оси поршневого пальца, причем последняя смещена относительно вертикальной оси поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения трения поршня о цилиндр, канавки под уплотнительные кольца выполнены с различными углами наклона, увеличивающимися от кольца к кольцу в сторону, противоположную смещению оси поршневого пальца, причем углы наклона канавок определены в соответствии с формулойгде h - минимальное расстояние между соседними кольцами;
d - диаметр цилиндра;
l1, l2 - расстояние по оси поршня от центра тяжести площади проекций левой и правой половин межкольцевой цилиндрической поверхности поршня на вертикальную плоскость соответственно;
1, 2 - угол наклона первого (предыдущего) и второго (последующего) уплотнительных поршней.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к двигателестроению, конкретно к конструкциям поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Известен поршень, содержащий головку с наклонными и непараллельными канавками под уплотнительные кольца со смещенными отверстиями под шатунный палец относительно оси поршня [1]. Недостатком известного поршня является то, что проникающие газы в пространство между уплотнительными кольцами оказывают давление на боковую поверхность поршня и создают опрокидывающий момент, что исключает равномерное отжатие поршня от стенки цилиндра и приводит к точечному контакту поршня. Точечный контакт увеличивает трение и износ цилиндропоршневой группы, снижает мощность и долговечность двигателя. Целью изобретения является повышение надежности и долговечности двигателя путем снижения трения в цилиндропоршневой группе. Цель достигается тем, что в поршне двигателя внутреннего сгорания, содержащем наклонное днище и размещенные в непараллельных между собой канавках головки уплотнительные кольца в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, которая смещена относительно вертикальной оси поршня, канавки под уплотнительные кольца выполнены с различными углами наклона, увеличивающимися от кольца к кольцу в сторону, противоположную смещению оси поршневого кольца, а углы наклона канавок определены по формулеtg2= + tg 1
На чертеже изображена конструктивная схема поршня для двигателя внутреннего сгорания с векторами сил, действующих на него. Поршень ДВС содержит головку 1 с наклонным дном 2 и канавками с уплотнительными кольцами 3 и 4, маслосъемное кольцо 5 и юбку 6 с шатунными отверстиями 7, расположенными по линии действия равнодействующей давления газа на дно или иначе расположенными на линии нормали к центру тяжести площади верхнего уплотнительного кольца. Канавки с уплотнительными кольцами 3 и 4 выполнены с различными углами наклона к плоскости нормальной оси поршня, увеличивающимися от верхнего кольца. Поршень работает следующим образом. Под действием силы давления газа N на головку 1 поршень совершает рабочее движение. Проникающие газы через зазоры верхнего уплотнительного кольца 3 оказывают давление на цилиндрическую поверхность поршня, ограниченную соседними уплотнительными кольцами 3 и 4 с силами F на левую поверхность S1 и Т на правую поверхность S2. Эти силы направлены в противоположные стороны и при движении поршня удерживают его в равновесии относительно оси цилиндра, исключают его опрокидывание и точечный контакт со стенками цилиндра. Это достигается тем, что последующие канавки с уплотнительными кольцами выполнены с увеличенными углами наклона. Например, угол наклона второго кольца 4 больше угла наклона первого (верхнего) кольца 3. В этом случае левая боковая межкольцевая поверхность поршня S1, воспринимающая давление газа, оказывается по величине больше правой S2 (S1>S2), и следовательно, равнодействующая сила давления на левую межкольцевую поверхность больше равнодействующей, действующей на правую поверхность (F>Т). Соотношение этих сил во время рабочего хода поршня таково, что опрокидывающий момент на поршень относительно шатунного отверстия равен нулю (Fl1-Tl2=0). Для обеспечения равенства моментов нулю угол наклона последующего уплотнительного кольца должен определяться по формуле
tg2= + tg 1 где h - минимальное расстояние между соседними уплотнительными кольцами;
d - диаметр цилиндра;
l1 - расстояние по оси центра тяжести площади S1 до оси шатунного отверстия;
S1 - площадь проекции левой половины межкольцевой цилиндрической поверхности поршня на вертикальную плоскость;
l2 - то же, правой половины поршня;
1 - угол наклона первого (предыдущего) уплотнительного кольца;
2 - то же, второго кольца. Угол наклона верхнего уплотнительного кольца 1 не должен превышать максимального угла отклонения шатуна ДВС. Таким образом выполнение в поршне канавок с расположенными в них уплотнительными кольцами с увеличивающимися углами наклона обеспечивают равномерное отжатие поршня от стенки цилиндра без опрокидывания, что снижает трение в цилиндропоршневой группе и повышает надежность и долговечность двигателя.