ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в конструкции поршней для двигателей внутреннего сгорания.
Известно маслосъемное устройство цилиндропошневой группы состоящее из маслосъемного кольца и радиального многоугольного расширителя. Внутри поршня установлен упругий элемент, связанный с расширителем, а в центре упругого элемента, по его оси, жестко установлен груз. Технический результат заключается в создании на рабочей поверхности цилиндра, при прохождении по ней поршня, непрерывной масляной пленки одинаковой толщины (См. патент на изобретение RU №2307273, МПК F16J 9/06, опубл. 27.09.2007).
Эта конструкция имеет недостатки, связанные со сложностью конструкции.
Известна конструкция маслосъемного поршневого кольца, которая состоит из верхнего и нижнего скребковых элементов, между которыми расположен расширитель. При этом рабочие поверхности скребковых элементов спрофилированы так, что на стенке цилиндра формируется минимально необходимая толщина гидродинамического смазочного слоя при движении поршня к верхней мертвой точке (См. патент на изобретение RU №2447307, МПК F02F 5/00, опубл. 10.04.2012).
Недостатки этого технического решения связаны со сложностью конструкции.
Наиболее близким, по совокупности существенных признаков, является конструкция поршня для двигателя внутреннего сгорания, в каждой бобышке которого выполнена группа отверстий, которые выходят на наружную поверхность поршня ниже верхней плоскости канавки для маслосъемного кольца и соединяются с маслосгонной фаской на нижней поверхности, расположенной на нижней плоскости канавки для маслосъемного кольца (См. патент на изобретение RU №2206776, МПК F02F 3/02, опубл. 20.06.2003).
Недостаток этой конструкции в том, что масло, снимаемое с поверхности цилиндра маслосъемным кольцом, сбрасывается в картер маслосгонной фаской полностью.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения эффективности смазки пары трения поверхность цилиндра - юбка поршня путем сбора в разгрузочной проточке части масла, снимаемого с поверхности цилиндра маслосъемным кольцом, и распределением этого масла по поверхности цилиндра при обратном ходе поршня.
Для достижения указанного технического результата на поршне для двигателя внутреннего сгорания, включающем головку, юбку с бобышками, радиальные отверстия, которые выходят на наружную поверхность поршня ниже нижней плоскости канавки для маслосъемного кольца и дополнительно выполнена разгрузочная проточка с профилированной поверхностью, которая имеет плоскую цилиндрическую часть, примыкающую к канавке маслосъемного кольца, от плоской цилиндрической части, в радиальном направлении выполнено углубление по радиусу, которая заканчивается разгрузочной фаской с сторону нижнего торца поршня.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что разгрузочная проточка выполнена с профилированной поверхностью, которая имеет плоскую цилиндрическую часть, примыкающую к канавке маслосъемного кольца, от которой в радиальном направлении выполнено углубление по радиусу и заканчивается разгрузочной фаской с сторону нижнего торца поршня позволяет повысить эффективность смазки пары трения поверхность цилиндра - юбка поршня путем сбора в разгрузочной проточке масла, снимаемого с поверхности цилиндра маслосъемным кольцом при движении к нижней мертвой точке, и распределением этого масла по поверхности цилиндра при обратном ходе поршня.
2
юп-гц min
сеч
юп-гп min
Предлагается следующее исполнение разгрузочной проточки для поршня двигателя (на примере двигателя КАМАЗ): ширина 6 мм и площадь поперечного сечения 6,83 мм. Разгрузочная проточка на наружной стороне поршня соединяется с нижней опорной плоскостью канавки маслосъемного кольца, образуя кольцевое пространство радиальной толщиной 1 мм и шириной 1,5 мм переходящее в углубление для накопления собранного масла во время движения поршня к нижней мертвой точке и заканчивающееся разгрузочной фаской 2×30°, предназначенной для смазки рабочей поверхности поршня маслом из полости разгрузочной проточки при движении поршня в направлении верхней мертвой точки. В общем случае площадь поперечного сечения разгрузочной проточки определяется значениями хода поршня - S, в мм и минимального зазора между юбкой поршня и поверхностью цилиндра - Δ, в мм и соответственно равна: А=S·Δ. Значение площади поперечного сечения разгрузочной проточки выбрано из условия оптимизации циркуляции потока масла в разгрузочной проточке при движении поршня. Геометрия разгрузочной проточки меняется прямо пропорционально изменению ее площади.
Заявителю не известен поршень для двигателя внутреннего сгорания с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлено:
фиг. 1 - Поршень для двигателя внутреннего сгорания в разрезе,
фиг. 2 - местный вид А на фиг. 1 в Μ 4:1 (разгрузочная проточка).
Поршень для двигателя внутреннего сгорания содержит: головку 1 с камерой сгорания в днище и канавками под компрессионные кольца 2 и канавкой под маслосъемное кольцо 3, юбку 4 поршня с бобышками с отверстиями под поршневой палец и разгрузочную проточку 5.
Поршень для двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом: при движении поршня к нижней мертвой точке маслосъемное кольцо снимает с рабочей поверхности цилиндра масло, которое частично скапливается в разгрузочной проточке и частично попадает в канавку маслосъемного кольца, из которой оно сливается через радиальные отверстия, расположенные на боковой наружной поверхность поршня ниже нижней плоскости канавки маслосъемного кольца, и далее через зазор в районе бобышки под поршневой палец, а при обратном движении поршня масло из разгрузочной проточки разгрузочной фаской наносится тонким слоем на рабочую поверхность цилиндра.
Маслосъемное кольцо не может снять со стенки цилиндра излишки масла, если нет свободного выхода для этого масла, так как жидкости практически не сжимаются. Кроме этого при больших скоростях движения поршня масло отжимает рабочую поверхность маслосъемного кольца от стенки цилиндра, оставляя слишком большую толщину смазочного слоя. При движении поршня в верхнее положение на такте «сжатие» часть свежего масла, оставшегося на стенке цилиндра после такта «впуск», снимается компрессионными кольцами и выбрасывается в камеру сгорания. При движении поршня в нижнее положение на следующем такте «рабочий ход» большое количество масла, оставшегося на стенке цилиндра после прохождения поршня и оказавшегося в зоне высоких температур, сгорает, образуя на стенке цилиндра копоть, сажу и другие вредные продукты сгорания. Так как последние имеют меньшую вязкость по сравнению с маслом, то они легко снимаются со стенки цилиндра компрессионными кольцами и маслосъемным кольцом и, при движении поршня в верхнее положение на следующем рабочем такте «выпуск», выбрасываются в атмосферу, ухудшая экологические показатели двигателя и увеличивая расход масла и топлива.
С другой стороны, если обеспечивается свободный слив снятого со стенок цилиндра масла в картер, ухудшается смазка пары трения цилиндр - юбка поршня.
Предложенная конструкция разгрузочной проточки позволяет масло, снятое со стенок цилиндра при движении поршня к нижней мертвой точке, наносить тонким слоем на стенки цилиндра при движении поршня к верхней мертвой точке.
При разработке предлагаемой конструкции разгрузочной проточки выполнено главное требование, которое должно выполняться всеми проектируемыми маслосъемными элементами - формировать минимально необходимую толщину гидродинамического смазочного слоя на стенке цилиндра только при движении поршня в нижнее положение и обеспечивать смазку рабочей поверхности цилиндра при движении поршня в верхнее положение.
Предложенная конструкция разгрузочной проточки оставляет на стенке цилиндра минимально необходимую толщину гидродинамического смазочного слоя, обеспечивающего минимальный расход моторного масла на угар и минимальные потери на трение, следствием чего является повышение мощности и ресурса двигателя, снижение расхода топлива и моторного масла, улучшение экологических показателей двигателя.
Поршень для двигателя внутреннего сгорания может быть изготовлен на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.