SU1753956A3 - Поршень двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Использование: область двигателестро- ени , а именно конструирование и изготовление поршней двигателей внутреннего сгорани  с жидкостным охлаждением, позвол ет повысить долговечность путем интенсификации охлаждени . Сущность 1 изобретени : поршень имеет кольцевую полость охлаждени , выполненную в головке 1, образованную внутренней 4 и наружной 5 част ми с общим основанием 6. При этом соотношение высот и объемов этих частей подобрано таким образом, что происходит дифференциаци  объемов поступающего в полость охлаждени  охладител  по наружной и внутренней част м в зависимости от сил инерции, действующих на поршень с одной стороны, и происходит снижение гидравлических сопротивлений прохождению охладител  по полости и более рациональное распределение потока охладител  за счет конфигурации полости охлаждени  - с другой. 2 ил. Ј ч| ел со ю ел ON GO

Description

Изобретение относитс  к двигателест- роению, а именно к конструкци м поршней двигателей внутреннего сгорани , охлаждаемых жидкой средой.

Известен охлаждаемый поршень двигател  внутреннего сгорани , у которого с целью повышени  интенсивности охлаждени  в полости охлаждени  установлен защитный элемент с кольцевыми ребрами, обращенными внутрь полости охлаждени , причем защитный элемент выполнен из материала с большим коэффициентом тепло- проводности, чем материал по ршн  (авторское свидетельство СССР № 1262079, кл. F02 F3/20, 1981).

Недостатком данного технического решени   вл етс  то,что в нем нерационально используютс  потенциальные возможности охладител  и конфигураци  полости охлаждени  с размещенным в ней защитным элементом, данна  конструкци  поршн  позвол ет интенсивно охлаждать только часть головки, непосредственно контактирующую с защитным элементом, ввиду чего возникает инградиенгтемператур между теплопередающими поверхност ми головки со стороны камеры сгорани  и со стороны расположени  поршневых колец, что негативно сказываетс  на надежности конструкции и ее долговечности.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (авторское свидетельство СССР N 1219836, кл. F 02 F 3/14, 1984)  вл етс  поршень двигател  внутреннего сгорани , содержащий головку с камерой сгорани  в днище и выполненную в головке кольцевую полость охлаждени , образованную внутренней и наружной част ми, объединенными общим основанием, расположенным со стороны юбки пбршн , причем части полости разделены кольцевым выступом, обращенным в утрь полости охлаждени  и выполненным на стенке последней со стороны днища.

Данное техническое решение позвол ет эффективно охлаждать лишь верхнюю часть головки в области кромки камеры сгорани  и недостаточно снижает температуру в области поршневых колец, что не может  вл тьс  гарантией долговечной работы поршн  при повышенных тепловых нагрузках из-за недостаточной эффективности и интенсивности охлаждени  наиболее теп- лонапр женной части поршн .

Целью изобретени   вл етс  повышение долговечности путем интенсификации процесса охлаждени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в поршне двигател  внутреннего сгорани , содержащем головку с камерой сгорани  в

днище и выполненную в головке кольцевую полость охлаждени , образованную внутренней и наружной част ми, объединенными общим основанием, расположенным со

стороны юбки поршн , причем части полости разделены кольцевым выступом, обращенным внутрь полости охлаждени  и выполненным в стенке последней со стороны днища, высота части полости охлажде0 ни  со стороны камеры сгорани , измеренна  от дна общего основани , составл ет по меньшей мере 1,5 высоты наружной части полости, а ее объем выполнен в пределах 0,2-0,5 объема полости, ограни5 ченной общим основанием и плоскостью, перпендикул рной оси поршн , проход щей от дна общего основани  на рассто нии 0,65-0,75 высоты наружной части полости. На фиг. 1 показан поршень двигател 

0 внутреннего сгорани  с полостью охлаждени , разрез; на фиг. 2 - форма полости охлаждени .

Поршень содержит головку 1 с камерой 2 сгораш  в днище 3 и кольцевую полость

5 охлаждени , образованную внутренней 4 и наружной 5 част ми с общим основанием 6. Части полости со стороны днища 3 разделены кольцевым выступом 7. обращенным внутрь полости охлаждени . Высота Н2

0 внутренней части 4 полости со стороны камеры 2 сгорани  (наиболее теплонапр жен- ного участка поршн ) составл ет (не менее) 1,5 высоты Hi наружной части 5 полости, а ее объем выполнен в пределах 0,2-0,5 объе5 ма полости, ограниченного общим основанием 6 и плоскостью, перпендикул рной оси 8 поршн , проход щей от дна общего основани  6 на рассто нии 0,65-0,75 высоты наружной части 5 полости охлаждени ,

0 Поршень работает следующим образом .

С помощью оптимально подобранных сечений подвод щих и сливных каналов (не показаны) или другим способом поддержи5 ваетс  относительный уровень охладител  (масла), составл ющий не менее 0,65-0,75 высоты наружной части 5 полости. Такой уровень практически стабилизирует гидравлические потери во врем  прохождени  ох0 ладител  вдоль полости охлаждени . При этом относительный уровень заполнени  части 4 полости (внутренней), обращенной в сторону наиболее теплонапр женного участка поршн , составит 0,2-0,5, т.е. уровень,

5 оптимальный дл  охлаждени  взбалтыванием , При смене направлени  сил инерции, перемещение вдоль оси 8 поршн  основной массы охладител  ограничиваетс  наружной частью 5 полости с меньшей высотой, поэтому охладитель продвигаетс  вдоль полости охлаждени  без значительного дополнительного сопротивлени , что улучшает процесс смен емости охладител . Остальной охладитель попадает во внутреннюю часть 4 полости, направленную в сторону камеры 2 сгорани  поршн , имеющую наибольшую высоту, и совершает колебательные движени  с большей амплитудой, что повышает интенсивность теплообмена. Не- смотр  на то, что охладитель, попадающий во внутреннюю часть 4 полости, направленную в сторону камеры 2 сгорани , вследствие колебательного движени  с большей амплитудой за цикл смены направлени  сил инерции, отстает в продвижении вдоль полости от охладител , остававшегос  в наружной части 5 полости с меньшей высотой, он не перегреваетс , так как хорошо перемешиваетс  и отдает тепло остальному, со- ставл ющему большую часть объема, охладителю,

Объем внутренней части 4 полости, обращенной в сторону камеры 2 сгорани , т.е. в сторону наиболее теплонапр женного участка поршн , составл ет 0,2-0,5 от объема полости, ограниченного общим основа- кием 6 и плоскостью, проход щей от дна общего основани  на рассто нии 0,65-0,75 высоты наружной части 5 полости, т.е. со- ставл ет объем не более 0,5 от объема охла- дител , заполн ющего полость. В противном случае основна  масса охладител  будет иметь возможность совершать колебательные движени  с большей ампли- тудой, что приведет к дополнительному гидравлическому сопротивлению, потер м при прохождении охладител  вдоль полости и перегреву охладител .

Таким образом, предлагаема  конфигу- раци  полости охлаждени  позвол ет улучшить эффективности охлаждени  за счет снижени  гидравлических потерь при прохождении охладител  вдоль полости охлаждени  и оптимизации условий теплообмена в наиболее теплонапр женной зоне поршн , что и  вл етс  критерием повышени  долговечности конструкции.

П р и м е р. В поршне двигател  8ДВТ-- 330 с помощью предварительной механической обработки и электронно-лучевой сварки была выполнена полость охлаждени  из двух частей, объединённых общим основанием. Высота одной части полости составл ет 14 мм, другой части, обращенной в сторону кромки камеры сгорани , 21 мм, а объем составл ет 0,28 от объема полости , ограниченного общим основанием и плоскостью, перпендикул рной к оси поршн , проход щей на рассто нии 10,5 мм до дна общего основани . Эксплуатаци  показала , что температура в области кромки камеры сгорани  снизилась на 20-25° по сравнению с серийным поршнем, имеющим полость охлаждени  в виде овала высотой 20 мм и шириной 10 мм,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Поршень двигател  внутреннего сгорани , содержащий головке с камерой сгорани  в днище и выполненную в головке кольцевую полость охлаждени , образованную внутренней и наружной част ми, объе- диненными общим основанием, расположенным со стороны юбки поршн , причем части полости разделены кольцевым выступом, обращенным внутрь полости охлаждени  и выполненным на стенке последней со стороны днища, отличающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности путем интенсификации процесса охлаждени , высота части полости охлаждени  со стороны камеры сгорани , измеренна  от дна общего основани , составл ет по меньшей мере 1,5 высоты наружной части полости, а ее объем выполнен в пределах 0,2-0,5 объема полости, ограниченной общим основанием и плоскостью, перпендикул рной оси поршн , проход щей от дна общего основани  на рассто нии 0,65-0,75 высоты наружной части полости.

   Фиг. 2