Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: 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.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027889
Класс(ы) патента: F02F3/00
Номер заявки: 4929021/06
Дата подачи заявки: 20.02.1991
Дата публикации: 27.01.1995
Заявитель(и): Тульский политехнический институт
Автор(ы): Петров Ю.М.
Патентообладатель(и): Петров Юрий Михайлович
Описание изобретения: 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 формуле
tgα2= + tg α1
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
tgα2= + tg α1 где Δh - 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;
α1 - угол наклона первого (предыдущего) уплотнительного кольца;
α2 - то же, второго кольца.
Угол наклона верхнего уплотнительного кольца α1 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.
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 формулой

где Δh - 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;
α1, α2 - угол наклона первого (предыдущего) и второго (последующего) уплотнительных поршней.