RU186161U1 - PISTON WITH AUTOMATICALLY ADJUSTABLE DEGREE OF COMPRESSION - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к поршням двигателей внутреннего сгорания с автоматически регулируемой степенью сжатия и может быть использована в области машиностроения. Заявленный поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия содержит поршень и головку поршня, выполненные раздельно, в местах их соединения выполнена трапецеидальная однозаходная резьба, при этом трапецеидальная однозаходная резьба левая, в верхней части поршня выполнены четыре полости, в которых установлены четыре силовые пружинные пластины, один из концов которых кинематически соединен через шаровую опору с поршнем, а второй конец силовой пружинной пластины кинематически соединен через шаровую опору с головкой поршня, силовые пружинные пластины выполнены из биметаллического материала. Технический результат направлен на упрощение конструкции поршня. 2 ил.The utility model relates to pistons of internal combustion engines with automatically controlled compression ratio and can be used in the field of mechanical engineering. The claimed piston with an automatically controlled compression ratio contains a piston and a piston head, made separately, at the points of their connection a trapezoidal single-thread is made, while the trapezoidal single-thread is left, in the upper part of the piston there are four cavities in which four spring plates are installed, one of the ends of which are kinematically connected through a ball bearing to the piston, and the second end of the power spring plate is kinematically connected through a ball bearing to the piston head, power spring plates are made of bimetallic material. The technical result is aimed at simplifying the design of the piston. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к поршням двигателей внутреннего сгорания с автоматически регулируемой степенью сжатия и может быть использована в области машиностроения.The utility model relates to pistons of internal combustion engines with automatically controlled compression ratio and can be used in the field of mechanical engineering.

Известен поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия (патент РФ №2292473, МПК F02B 75/04, 2007 г.), содержащий поршневой палец и бобышки, при этом поршень и его головка выполнены раздельно, а в местах их соединения выполнена правая трапецеидальная однозаходная резьба, в пазах резьбы поршня и головки установлены роликовые подшипники качения, причем в верхней части головки и поршня образована полость, в которой установлен силовой цилиндр, кинематически соединенный через шаровую опору с поршнем двигателя, а поршень силового цилиндра кинематически соединен через шток и шаровую опору с головкой поршня, поршень силового цилиндра подпружинен, а его полость заполнена наполнителем, например церезином.Known piston with automatically adjustable compression ratio (RF patent No. 2292473, IPC F02B 75/04, 2007), containing a piston pin and bosses, the piston and its head are made separately, and in the places of their connection the right trapezoidal single-thread is made, roller bearings are installed in the grooves of the piston and head threads, and a cavity is formed in the upper part of the head and piston in which a power cylinder is mounted kinematically connected through a ball bearing to the engine piston and the kinemati power cylinder piston It is connected through the rod and ball joint to the piston head, the piston of the power cylinder is spring-loaded, and its cavity is filled with a filler, for example ceresin.

Однако известный поршень имеет сложную конструкцию, за счет наличия силового цилиндра и роликовых подшипников качения.However, the known piston has a complex structure due to the presence of a power cylinder and roller bearings.

Технический результат направлен на упрощение конструкции поршня.The technical result is aimed at simplifying the design of the piston.

Указанный технический результат достигается тем, что поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия, содержащий поршень и головку поршня выполненных раздельно, в местах их соединения выполнена левая трапецеидальная однозаходная резьба, причем в верхней части головки и поршня выполнены четыре полости, в которых установлены четыре силовые пружинные пластины, один из концов которых кинематически соединен через шаровую опору с поршнем, а второй конец силовой пружинной пластины кинематически соединен через шаровую опору с головкой поршня, силовые пружинные пластины выполнены биметаллическими.The specified technical result is achieved in that the piston with an automatically controlled compression ratio containing the piston and piston head is made separately, in the places of their connection a left trapezoidal single-thread is made, and in the upper part of the head and piston there are four cavities in which four spring plates are installed , one of the ends of which is kinematically connected through the ball bearing to the piston, and the second end of the power spring plate is kinematically connected through the ball bearing to the head piston, power spring plates are made bimetallic.

Отличительными признаками от прототипа является то, что в верхней части головки и поршня образованы четыре полости, в которых установлены четыре силовые пружинные пластины, кинематически соединенные через шаровые опоры с поршнем двигателя одним концом, а вторым концом силовые пружинные пластины кинематически соединены через шаровые опоры с головкой поршня, при этом силовые пружинные пластины выполнены биметаллическими.Distinctive features of the prototype is that four cavities are formed in the upper part of the head and piston, in which four power spring plates are mounted kinematically connected through ball bearings to the engine piston at one end, and the second end force spring plates are kinematically connected through ball bearings to the head piston, while the power spring plates are made bimetallic.

На рис. 1 представлен поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия.In fig. 1 shows a piston with automatically controlled compression ratio.

Поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия содержит поршень 2 и головку поршня 1, соединенные между собой с помощью левой трапецеидальной однозаходной резьбы. На внешней цилиндрической части поршня 2 нарезана наружная резьба, а на внутренней нижней цилиндрической части головки поршня 1 нарезана внутренняя резьба. Для уменьшения трения между поршнем 2 и головкой поршня 1 поверхности внутренней и наружной резьбы обрабатываются финишной антифрикционной обработкой, в результате резьба выполняет функцию подшипника скольжения. Между поршнем 2 и головкой поршня 1 в поршне 2 выполнены четыре полости, в которых установлены силовые пружинные пластины 3, предназначенные для поворота головки поршня 1 относительно поршня 2 с целью изменения величины степени сжатия. Силовые пружинные пластины 3 выполнены биметаллическими, при нагреве они распрямляются, при остывании принимают первоначальную изогнутую форму. Концы 4 четырех силовых пружинных пластин 3 крепятся через шаровые опоры к поршню 2. Концы 5 четырех силовых пружинных пластин 3 крепятся к головке поршня 1, через шаровые опоры.The piston with automatically controlled compression ratio contains a piston 2 and a piston head 1, interconnected using a left trapezoidal single-thread. An external thread is cut on the outer cylindrical part of the piston 2, and an internal thread is cut on the inner lower cylindrical part of the piston head 1. To reduce friction between the piston 2 and the piston head 1, the surfaces of the internal and external threads are treated with anti-friction finish, as a result, the thread acts as a sliding bearing. Between the piston 2 and the piston head 1 in the piston 2 there are four cavities in which power spring plates 3 are installed, designed to rotate the piston head 1 relative to the piston 2 in order to change the compression ratio. Power spring plates 3 are made bimetallic, when heated, they straighten out, when cooled, they take their initial curved shape. The ends 4 of the four power spring plates 3 are mounted through the ball bearings to the piston 2. The ends 5 of the four power spring plates 3 are attached to the head of the piston 1, through the ball bearings.

Поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия работает следующим образом.A piston with automatically controlled compression ratio works as follows.

При пуске холодного двигателя температура его деталей, в частности, поршня 2, головки поршня 1 и силовых пружинных пластин 3, находящихся в четырех полостях поршня 2, низкая, при этом силовые пружинные пластины 3 изогнуты и занимают положение, показанное на рис. 2а. При этом расстояние между шаровыми опорами каждой одной отдельно взятой силовой пружинной пластины минимальное, а головка поршня 1 занимает положение относительно поршня 2 обеспечивая при этом в цилиндре двигателя максимальную величину степени сжатия. Вследствие этого давление заряда в конце такта сжатия и температура заряда, находящегося в камере сгорания двигателя, будут максимальными, что будет способствовать надежному пуску как карбюраторного двигателя, так и дизеля.When starting a cold engine, the temperature of its parts, in particular the piston 2, the piston head 1 and the force spring plates 3 located in the four cavities of the piston 2, is low, while the force spring plates 3 are bent and occupy the position shown in Fig. 2a. In this case, the distance between the spherical bearings of each one individual power spring plate is minimal, and the piston head 1 occupies a position relative to the piston 2 while providing the maximum compression ratio in the engine cylinder. As a result, the charge pressure at the end of the compression stroke and the temperature of the charge in the combustion chamber of the engine will be maximum, which will contribute to the reliable start of both the carburetor engine and the diesel engine.

После пуска двигателя при увеличении нагрузки на двигатель увеличивается и количество впрыскиваемого в камеру сгорания топлива, что приводит к увеличению температуры заряда в камере сгорания и соответственно к увеличению температуры поршня 2, головки поршня 1 и силовых пружинных пластин 3, находящихся в полостях поршня 2. При нагреве силовых пружинных пластин 3 до температуры в +70°C и более они начинают распрямляться, расстояние между шаровыми опорами каждой одной отдельно взятой силовой пружинной пластины начинает увеличиваться, достигнув максимального расстояния равного длине силовой пружинной пластины 3. Вследствие этого на головку поршня 1 будет передаваться крутящий момент. Головка поршня 1 будет поворачиваться под действием крутящего момента относительно поршня 2 против часовой стрелки на некоторый угол. В этом случае головка поршня 1 перемещаясь по резьбе будет навинчиваться на поршень 2, что вызовет уменьшение степени сжатия в камере сгорания двигателя. Давление и температура заряда при сгорании также уменьшаются, что способствует снижению оксидов азота в отработавших газах двигателя. Головка поршня 1 повернутая относительно поршня 2 на максимальный угол α (рис. 2б), что будет соответствовать полному распрямлению силовой пружинной пластины 3, равноценна установлению в цилиндре минимальной степени сжатия.After starting the engine with increasing engine load, the amount of fuel injected into the combustion chamber also increases, which leads to an increase in the charge temperature in the combustion chamber and, accordingly, to an increase in the temperature of the piston 2, piston head 1 and spring force plates 3 located in the piston cavities 2. When when the power spring plates 3 are heated to a temperature of + 70 ° C or more, they begin to straighten, the distance between the ball bearings of each single force spring plate begins to increase, reaching u the maximum distance equal to the length of the power spring plate 3. As a result, torque will be transmitted to the piston head 1. The head of the piston 1 will rotate under the action of torque relative to the piston 2 counterclockwise at an angle. In this case, the piston head 1 moving along the thread will be screwed onto the piston 2, which will cause a decrease in the compression ratio in the combustion chamber of the engine. The pressure and temperature of the charge during combustion also decrease, which helps to reduce nitrogen oxides in the exhaust gases of the engine. The piston head 1 is rotated relative to the piston 2 by a maximum angle α (Fig. 2b), which will correspond to the full straightening of the power spring plate 3, which is equivalent to setting the minimum compression ratio in the cylinder.

Смазывание, наружной резьбы поршня и внутренней резьбы головки поршня не предусмотрено, так как трущиеся поверхности этой резьбы обработаны финишной антифрикционной обработкой.Lubrication of the external thread of the piston and the internal thread of the piston head is not provided, since the friction surfaces of this thread are finished with anti-friction finish.

После остановки двигателя температура силовых пружинных пластин 3 уменьшается, они начинают изгибаться, при этом расстояние между шаровыми опорами каждой одной отдельно взятой силовой пружинной пластины начинает уменьшаться, силовые пружинные пластины принимают первоначальную форму (рис. 2а). При этом, головка поршня 1 переместится относительно поршня 2 по часовой стрелке, будет свинчиваться с поршня, будет установлена максимальная величина степени сжатия. В рабочей полости цилиндра будут созданы оптимальные условия для воспламенения заряда при пуске холодного двигателя.After the engine stops, the temperature of the force spring plates 3 decreases, they begin to bend, while the distance between the spherical supports of each one individual force spring plate begins to decrease, the force spring plates take their original shape (Fig. 2a). In this case, the head of the piston 1 will move relative to the piston 2 clockwise, will be screwed from the piston, the maximum value of the compression ratio will be set. In the working cavity of the cylinder, optimal conditions will be created for ignition of the charge when starting a cold engine.

Таким образом, заявляемый поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия позволяет устанавливать максимальную степень сжатия при пуске холодного двигателя, минимальную степень сжатия при работе двигателя на режиме полной нагрузки, промежуточные величины степени сжатия при работе двигателя на режиме частичных нагрузок, что позволит повысить экономичность двигателя, уменьшить нагрузки на детали двигателя и трансмиссии, снизить содержание оксидов азота в отработавших газах двигателя.Thus, the inventive piston with automatically adjustable compression ratio allows you to set the maximum compression ratio when starting a cold engine, the minimum compression ratio when the engine is running at full load, intermediate values of the compression ratio when the engine is running at partial load, which will increase engine efficiency, reduce load on engine parts and transmissions, reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gases of the engine.

Claims (1)

Поршень с автоматически регулируемой степенью сжатия, содержащий поршень и головку поршня, выполненные раздельно, в местах их соединения выполнена трапецеидальная однозаходная резьба, отличающийся тем, что трапецеидальная однозаходная резьба левая, в верхней части поршня выполнены четыре полости, в которых установлены четыре силовые пружинные пластины, один из концов которых кинематически соединен через шаровую опору с поршнем, а второй конец силовой пружинной пластины кинематически соединен через шаровую опору с головкой поршня, силовые пружинные пластины выполнены из биметаллического материала.A piston with an automatically controlled compression ratio, comprising a piston and a piston head, made separately, at the points of their connection a trapezoidal single-thread is made, characterized in that the trapezoidal single-thread is left, four cavities are made in the upper part of the piston, in which four spring plates are installed, one of the ends of which is kinematically connected through the ball bearing to the piston, and the second end of the power spring plate is kinematically connected through the ball bearing to the piston head, marketing spring plates are made of bimetallic material.

Images