Поршень двигуна внутрішнього згоряння

1.Поршень двигуна внутрішнього згоряння, що має в основному циліндрову форму і включає плоске днище круглої форми, головку, забезпечену круговими канавками для поршневих кілець, при цьому нижня по відношенню до днища канавка містить отвори для відведення масла, напрямну юбку, на внутрішній стороні якої розташовані сталеві термовставки і бобишки з отворами для поршневого пальця, причому бобишки забезпечені ребрами жорсткості, що з'єднують бобишки з днищем і бічними стінками поршня, який відрізняється тим, що на внутрішній поверхні отвору для поршневого пальця симетрично уздовж осьової напрямної юбки розташовані принаймні дві канавки, при цьому співвідношення відстані від осі отвору для поршневого пальця до днища поршня і висоти поршня складає 1:(2,15-2,30), співвідношення U 2 (19) 1 3 20557 блоці двигуна ВАЗ 2103 та ВАЗ 2101 різний, то для забезпечення нормальної роботи двигуна шатун блоку двигуна ВАЗ 2101 механічним шляхом доводять до сумісних розмірів з блоком двигуна ВАЗ 2101, ВАЗ 21011 і ВАЗ 2105. Це створює певні труднощі при ремонті двигуна. Більш доцільним є використовування конструкції поршня, що дозволяє поєднувати поршень без додаткової доробки з шатуном і колінчастим валом ВАЗ 2103, який в даний час є альтернативним рішенням при ремонті блоків двигунів ВАЗ 2101, ВАЗ 21011 і ВАЗ 2105. Найближчим до технічного рішення, що заявляється, є поршень двигуна внутрішнього згоряння [1], що має в основному циліндрову форму і включає плоске днище круглої форми, головку, забезпечену круговими канавками для поршневих кілець, при цьому нижня по відношенню до днища канавка містить отвори для відведення масла, спрямовуючу спідницю, на внутрішній стороні якої розташовані сталеві термовставки і бобишки з отворами для поршневого пальця, причому бобишки забезпечені ребрами жорсткості, що з'єдн ують бобишки з днищем і бічними стінками поршня. При цьому отвори для відведення масла в канавці виконані одного розміру і прямокутно-подібної форми і розташовані в основному рівномірно по всьому колу канавки. Сталеві термовставки на внутрішній стороні спрямовуючої спідниці виконані прямокутної форми, при цьому над зовнішніми краями термовставок розташовані отвори для відведення масла, що знижує жорсткість бічної поверхні спідниці і міцність поршня в цілому. Ребра жорсткості бобишек з боку днища поршня виконані у ви гляді ніжок, що також знижує жорсткість поршня. Крім того, внутрішня поверхня днища виконана увігн утою і для зміцнення забезпечена ребром жорсткості, розташованим уздовж спрямовуючої поршневого пальця. Отвір для поршневого пальця виконаний з фаскою. Бічна поверхня спідниці поршня має холодильники для підведення масла до поршневого пальця, які виконані у вигляді прямокутно-подібних виїмок, розташованих біля отвору для поршневого пальця під маслоз'ємною канавкою. При цьому холодильники забезпечені невеликими крізними отворами, що сполучаються з внутрішньою поверхнею отвору для поршневого пальця. Недоліком даного поршня є те, що при роботі двигуна після ремонту блоку ВАЗ 2101, ВАЗ 21011 і ВАЗ 2105 відбувається биття днища поршня об головку циліндра, що обумовлене висотою поршня. Це знижує надійність і термін служби поршня, крім того, може привести до поломки всього двигуна. Крім того, для усунення цього недоліку шатун механічним шляхом доводять до сумісних розмірів з блоком двигуна ВАЗ 2101, ВАЗ 21011 і ВАЗ 2105, що збільшує витрати на ремонт двигуна. У основу корисної моделі поставлена задача удосконалення поршня шляхом зміни конструкції головки, днища і спідниці поршня, що дозволяє розширити вживання поршня і забезпечити проведення ремонтних робіт різних блоків двигуна при зниженні вартості і спрощенні його проведення. 4 Поставлена задача вирішується тим, що у відомому поршні двигуна внутрішнього згоряння, який має в основному циліндрову форму, включає плоске днище круглої форми, головку, забезпечену круговими канавками для поршневих кілець, при цьому нижня по відношенню до днища канавка містить отвори для відведення масла, спрямовуючу спідницю, на внутрішній стороні якої розташовані сталеві термовставки і бобишки з отворами для поршневого пальця, причому бобишки забезпечені ребрами жорсткості, що з'єдн ують бобишки з днищем і бічними стінками поршня, при цьому, згідно корисної моделі, на внутрішній поверхні отвору для поршневого пальця симетрично уздовж осьової спрямовуючої розташовані, принаймні, дві канавки, при цьому співвідношення відстані від осі отвору для поршневого пальця до днища поршня і висоти поршня складає 1: (2,15-2,30), а співвідношення відстані від осі отвору для поршневого пальця до краю нижньої канавки і висоти поршня складає 1: (5-6), а днище із зовнішньої сторони поршня забезпечено форкамерою. Доцільно, коли форкамера виконана у вигляді круга. Крім того, форкамера може бути виконана у вигляді круга з двома виїмками під клапана. Переважно, коли внутрішня поверхня днища виконана плоскою і без ребер жорсткості. Крім того, ребра жорсткості бобишки виконані суцільними. Переважно, коли термовставка у верхній частині, яка звернена до днища поршня, виконана зі скосами. Крім того, отвори для відведення масла, які розташовані в нижній канавці, виконані різної форми і діаметру. Доцільно, коли на внутрішній поверхні отвору для поршневого пальця виконана канавка, яка розташована по колу. Такі геометричні параметри поршня як співвідношення відстані від осі отвору для поршневого пальця до днища поршня і висоти поршня і співвідношення відстані від осі отвору для поршневого пальця до краю нижньої канавки і висоти поршня визначені експериментальним шляхом і є оптимальними. Виконання поршня з такими геометричними параметрами забезпечує можливість установки поршня на блок двигуна ВАЗ 2101 і ВАЗ 21011 з колінчастим валом ВАЗ 2103 і виключає биття днища поршня об головку циліндра двигуна, що підвищує термін служби і надійність поршня і не вимагає додаткового доведення шатуна. Крім того, це забезпечує проведення ремонту блоку двигуна з мінімальними витратами. Днище поршня є самою навантаженою частиною, воно сприймає тиск газів і високотемпературні навантаження з боку камери згоряє. Ця частина поршня робиться найміцнішою. Виконання внутрішньої поверхні днища поршня плоским забезпечує достатню міцність днища поршня без додаткового зміцнення, тому в конструкції днища відсутні ребра жорсткості. Крім того, відсутність ребер жорсткості знижує концентрацію напруг в дни щі поршня. Крім того, таке конструктивне виконання днища поршня 5 20557 дозволяє витримувати високі температурні навантаження, що підвищує термін служби і надійність поршня. Наявність форкамери в днищі поршня дозволяє зберегти ступінь стиснення, що рекомендується заводом-виробником двигунів, при збереженні експлуатаційних характеристик і ресурсу двигуна в цілому. При цьому виконанні форкамери у вигляді круга дозволяє встановлювати поршень на блок двигуна ВАЗ 2101, а виконання форкамери у вигляді круга з двома виїмками під клапана дозволяє встановлювати поршень на блок двигуна ВАЗ 2105 і ВАЗ 21011. Канавки, які розташовані на внутрішній поверхні отвору для поршневого пальця симетрично уздовж осьової спрямовуючої призначені для підведення масла і запобігають перегріву поршневого пальця, що забезпечує нормальне ковзання пальця в отворі поршня і запобігає заклинюванню пальця. Канавка, яка розташована по колу внутрішньої поверхні отвору для поршневого пальця, дозволяє встановити стопорні кільця при використовуванні поршневого пальця 2108, що розширює можливості вживання поршня. Виконання ребер жорсткості бобишки суцільними сприяє збільшенню міцності поршня. Виконання термовставки у верхній частині, що звернена до днища поршня, зі скосами забезпечує оптимальне теплове розширення при роботі поршня. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 представлено вигляд спереду поршня двигуна внутрішнього згорання, Фіг.2 - вигляд спереду в розрізі, на Фіг.3 - вигляд збоку в розрізі, на Фіг.4 і на Фіг.5 - вигляд зверху поршня. Поршень двигуна внутрішнього згоряння має в основному циліндрову форму і складається з плоского днища 1 округлої форми, при цьому внутрішня поверхня днища виконана плоскою і без ребер жорсткості, головки поршня 2, забезпеченої круговими канавками 3 для поршневих кілець, при цьому нижня по відношенню до днища канавка містить отвори 4 для відведення масла, які виконані різної форми і діаметру, крізного отвору 5 під поршневий палець, що розташоване на спрямовуючій спідниці 6 поршня, холодильників 7 з виїмками 8 для охолоджування поршня, розташованих на зовнішній поверхні спрямовуючої спідниці 6 в основному під отвором для поршневого пальця. На внутрішній стороні спрямовуючої спідниці 6 розташовані дві сталеві термовставки 9, виконані у верхній частині, яка звернена до днища поршня, зі скосами, і бобишек 10 з отворами для поршневого пальця, причому бобишки забезпечені ребрами жорсткості 11, які з'єднують бобишки з днищем 1 і бічними стінками поршня. Ребра жорсткості 11 виконані суцільними. На внутрішній поверхні отвору 5 для поршневого пальця симетрично уздовж осьової спрямовуючої розташовані, дві канавки 12. Днище поршня 1 забезпечено форкамерою 13, яка 6 може мати або форму круга (Фіг.4), або форму круга з виїмками під клапана (Фіг.5). Канавка 14 розташована по колу внутрішньої поверхні отвору 5 для поршневого пальця, і дозволяє встановлювати стопорні кільця поршневого пальця. Поршень працює таким чином. При пуску двигуна тиск від згорілих газів під час робочого ходу поршня, що утворився, тисне на днищі 1 і опускає поршень вниз до нижньої мертвої точки. Відбувається такт впускання. При русі поршня вгору у верхню мертву точку виникає невеликий тиск газу. При цьому поступальна хода поршня перетвориться (через шатун) в обертальний рух колінчастого валу. Під час робочого циклу масло через отвори 4 заповнює канавку 3 для відведення масла, розташовану в нижній частині головки 2 поршня і забезпечує покриття масляною плівкою зовнішню поверхні спідниці 6, запобігаючи сухому тертю і перегріванню поршня. При ремонті блоку двигуна ВАЗ 2101 беруть колінчастий вал ВАЗ 2103, який є альтернативним рішенням за відсутності в даний час випуску колінчастих валів блоків двигуна ВАЗ 2101, і встановлюють поршень, що має форкамеру у вигляді круга. При цьому геометричні параметри поршня сумісні з геометричними параметрами шатуна і колінчастого валу. Під час роботи поршня виключено биття днища поршня об головку циліндра двигуна, що підвищує термін служби і надійність поршня і не вимагає додаткового доведення шатуна. Ремонт проводиться швидко і не вимагає великих витрат. При ремонті блоку двигуна ВАЗ 21011 і ВАЗ 2105 беруть колінчастий вал ВАЗ 2103, який є альтернативним рішенням за відсутності в даний час випуску колінчастих валів, що встановлюють на блок двигуна ВАЗ 21011 і ВАЗ 2105, і встановлюють поршень, що має форкамеру у вигляді круга з двома виїмками під клапана. При цьому геометричні параметри поршня сумісні з геометричними параметрами шатуна і колінчастого валу. Під час роботи поршня виключено биття днища поршня об головку циліндра двигуна, що підвищує термін служби і надійність поршня і не вимагає додаткового доведення шатуна. Ремонт проводиться швидко і не вимагає великих витрат. Таким чином, запропонована конструкція поршня має високу надійність і термін служби і дозволяє в поєднанні з колінчастим валом ВАЗ 2103 забезпечити швидкий і порівняно недорогий ремонт і тим самим розв'язати проблему ремонту блоку двигуна ВA3 2101, ВA3 21011 і ВАЗ 2105. Можливість здійснення даної корисної моделі підтверджується розробкою нових конструкцій поршнів, яка була здійснена відповідно до заявленого технічного рішення на ТОВ «ТРТ» (м. Харків). Зараз налагоджено виробництво вказаних поршнів. Джерела інформації 1. Поршні ВАЗ. Вибір поршнів на класику. http://www.ftdmk.ru/por_text/; знайдено в Інтернет 30.05.2006. 7 20557 8 9 20557 10 11 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 20557 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601