CZ211794A3

CZ211794A3 - Piston of an internal combustion engine with a combustion chamber, process for producing thereof and the engine with the piston

Info

Publication number: CZ211794A3
Application number: CZ942117A
Authority: CZ
Inventors: Lawrence Paul Ing Tracy
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1995-04-12
Also published as: BR9403402A; KR950008954A; US5337714A; EP0641927A1; PL304880A1; JPH0783110A

Description

Píst spalovacího motoru se spalovací komůrkou, způsob jeho výroby.· a motor s pístem

es 1	o		0
“ 2 σ 1	N'		1 t£±
2 « 5 — r- í> J	5<	σ o	> zn
o = 0 í	•		> to
-1 £ I	<£>	r— O
		CC
ί Ξ 1			co

Vynález se týBá. pístů spalovacího motoru a zejména tvaru Žebra spalovací komůrky takového pístu podle předvýznakové Části patentového nároku 1. Dále se týká spalovacích motorů s takovým. pístem- a způsobu, výroby těchto pístů.

Dosavadní_stav_techniky

Budoucí emisní’ předpisy vyžadují' pro spalovací motory podstatné snížení emisí škodlivých látek, zejména směsí uhlovodíků a nitrátů. V průmyslu je již dlouho známé, že lze takové emise podstatně snížit, když se žebro spalovací komůrky, to znamená okraj spalovací komůrky vytvoří 3 ostrou hranou nebo s tak ostrou hranou, jak je to jen možné. Na neštěstí platí, že čím je žebro ostřejší, tím větší je taká mechanické namáhání v žebru, takže zde ve skutečnosti neexistuje ještě' žádná uspoko.jivá technika pro zdokonalení emisí.

Taková pnutí představují zejména problém v té oblasti žebra spalovací komůrky, která je upravena bezprostředně nad otvorem, pístního čepu. Píst je zde nejtenčí a pnutí, které se vytváří malým žebrem s nominálním zaoblením o poloměru například menším než 1 mm, je větší než může píst vydržet. Po při, měřeném rozsahu použití 3e zde zpravidla roztrhne, což může vést ke katastrofálním poruchám.

spočívá:

.0 v tom, aby se prot?’. vyššímu

Jedno z možných řešení by píst vyrobil z materiálu, který tedy * .a v · xz f je odolnější ' J

- 2 stupni pnutí' než obvykle používaný materiál. 7e velkých motorech jsou písty vyráběny zpravidla z hliníkových odlitků, aby se snížila jejích hmotnost.. Vlákny zesílené' lisované odlitky a Železa obsahující jednodílné písty nebo kloubové písty by byly podstatně pevnější. Bohužel, jsou však taká podstatně dražší a těžší.

Podstata vynálezu

Vynález si proto klade za úkol vytvořit píst s ostrohrannpu spalovací komůrkou, která by při normálních, nad otvorem pístního Čepu vznikajících pnutí se nezlomila nebo by se v ní nevytvářely trhliny, případně by se náchylnost k vytváření trhlin podstatně zmenšila.

Tento úkol se řeší vycházeje z předvýznaková části patentového nároku 1 prostřednictvím znaků _L.jeho' význaková Části-. Další výhodná uspořádání á' další vytvoření-vynáiesu··vyplývajíze závislých patentových nároků a z dalších hlavních patento vých nárokůo

Podstata vynálezu spočívá v tom, še rozdílné’ oblasti žebra spalovací komůrky mají rozdílné poloměry, největší část žebra je ostrohranná nebo téměř ostrohranná, například ε nominálním poloměrem zaoblení o hodnotě O,?> mm. Ty úseky, které jsou upraveny bezprostředně nad otvorem pístního čepu, jsou však opatřeny méně ostrohranným žebrem, které má například' nominální poloměr zaobleni o hodnotě X,5 a®· 2sbro přitom má měkký přechod mezi oběma poloměry. TTáhlý přechod nelze připustit, protože tím by ce vytvořil usek žebra 3 ještě větším pnutím, než tomu bylo u původního žebra.

* -J

- 3 Ostré nebo téměř ostré poloměry okrouhlého zaoblení kotlem spalovací komůrky tak lze optimalizovat, aby se získalo optimální snížení emisí a přitom se vytvořila zvýšená odolnost proti tepelnému vzniku trhlin. Měně ostrá úseky žebra by mely mít tak malé poloměry a tak malé délky oblouků* jak je to jen možné, aby se tím snížil jejich nepříznivý vliv na kvalitu emisí. Pále by měly být u stroje se dvěma ventily v každém válci polohovány méně ostré úseky žebra normálně pod ventily v hlavě válce. Ventily jsou zpravidla zapuštěny dc dnové plochy hlavy válce_ř takže mezi dnem pístu a mezi ventilem se vytvoří nezávisle na ostrosti žebra mezilehlý prostor. Z toho vyplývá, že se vliv na emise minimalizuje tehdy, když jsou úseky žebra se zmenšenou ostrostí upraveny pod ventily.

Píst může být vyroben různým způsobem. Výhodný způsob však spořívá v tom,' že se píst nejprve odlije a. třískově opracuje, takže se vytvoří spalovací komůrka, která má ostré nebo .téměž ostré žebro pc celém svém obvodu. Toto žebro lze po-tom v úsecích nad otvorem pístního řepu kartáčovat, aby so žebro otupilo a aby se získal pozvolný přechod mezi ostrými úseky žebra a mezi tupými nebo méně, ostrými úseky žebra.

Přehled obrázků na výkrese

Ve spojení s výkresovou částí, na které je znázorněn příklad provedení vynálezu, jsou v dalším blíže popsány a vysvětleny jak vynález, tak i další výhody a výhodná další vytvoření, a uspořádání vynálezu.

ba cbr. 1 je schematicky znázorněn půdorys pístu podle vynálezu, ba obr. 2 je znázorněn řez pístem podle obr. 1.

Ka obr. 3 a 4 je ve větším měřítku znázorněn zchlsd na opů-J řez Žebrem spalovací komůrky pístu podle obr. 1.

?říklad_proyedení_yynálezu

Ha obr. 1 a 2 je.znázorněn píst 10 podle-vynálezu. Do pístu 10 Je vytvořen otvor' 12 pístního· řepu, do kterého se zasouvá neznásorněný cep, aby bylo možné spojit píst 10 obvyklým způsobem s neznázoměnou pístnící. Píst 10 má dále ve své horní ploše vytvořenou spalovací komůrku 14. Pojmy nahoře a dole se přitom vztahují na relativní polohu-znázorněnou na výkrese. Ha přechodu mezi bcřni stěnou 18 spalovací komůrky 14 a mezi dnem 20 pístu 10 je vytvořena hrana nebo žebro 16.

Sebro 16 má osm různých úseků 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 a 36. Pjobyodu je největší část žebra 16 v úsecích 22 a 30, které jsou vytvořeny s ostrou hranou nebo téměř s ostrou hranou a mohou mít nominální poloměr zaoblení o hodnotě například 0,73 mm, jak je- to v nadměrné velikosti znázorněno na obř.'4. Oba úseky 26 a 34 žebra 16 jsou upraveny bezprostředně nad hor ní oblastí otvoru 12 pístního Čepu a mohou mít například nominální poloměr zaoblení o hodnotě 1,3 mm, jak je to v nadměrném měřítku znázorněno na obr. 3. Zbývající čtyři úseky 24, 23 32 a 36 žebra 16. jsou přechodové úseky, které jsou upraveny mezi úseky 22, 26, JO, případně 34. Poloměry přechodových úseků 24, 28, 32 a 36 se .mění pozvolna z poloměrů ostrých nebo + Jí rr ,*0 V’ Γ ít ¹' íz p'^rA ^'0 7 j'' na r* 1 π Ρ* -η **’τ íT> ;> 'X 'Ί- ^π nl·* 7

34. 3 výhodou je píst 10 ve válci motoru uspořádán tak, že méně ostré úseky 26, 34 jsou upraveny pod ventily 38.

Ve většině případů ss nemusí méně ostré úsekv 26, 34 a přechodové úseky 24, 28, 32, 36 v bočním směru rozprostírat tak daleko, jako otvaáp 12.pístního čepu. To spočívá v tom,

-» -J

- 5 že píst 10 je nad bočními vnějšími oblastmi otvoru 12 pístního čepu silnější a :proS je z výrobního hlediska spíše přístupný' ostřejším po-loměrůffi. úseků. 22, 30«

S výhodou se píst 10 vyrábí z obvyklého materiálu, například z hliníku, a tc tak, že se nejprve obvyklým'způsobem odlije a potom se třískově opracuje, aby se vytvořil píst 10, který má spalovací komůrku ±4 se žebrem 16, které je po celém obvodu ostří nebo táměř ostré, žebro 16 se potom nad otvorem 12 pístního čepu kartáčuje, aby‘se vytvořily méně ostré úseky 26, 34 a přechodové úseky 24, 2S, 32, 36. Alternativně k tomu mohou být žebra 16 také vytvořena frézováním, broušením, odléváním nebo jiným způsobem.

kdýž je píst ;%0 podle vynálezu popsán jen na podkladě jednoho příkladu provedení, vyplývají, z něho pro odborníka na podklade stávajícího popisu a-výkresu mnché různé alternativy, modifikace a- varianty,- které spadají pod předložený — vynález. Tak například uváděné rozměry jsou jen příkladné.

Je samozřejmé, že jiné rozměry mohou být použity u pístů nebo spalovacích komůrek s jinými roztóry.

Claims

1. Píst spalovacího motoru se spalovací komůrkou, jehož pískové těleso má dno pístu, , v něm zapuštěnou spalovací komůrku,, žebro, které je upraveno jako přechod mezi spalovací komůrkou a dnem pístu, a otvor pístního čepu, který je vytvořen pod spalovací komůrkou, vyz Λ'a Sující se tím, .že Žebro /16/ má okrouhle po obvodu spalovací komůrky upravená různé poloměry zaoblení na různých, předem stanovených místech, přičemž poloměry zaoblení žebra /16/ jsou v úseku /26, 34/,

J který je upraven, nejméně v centrální části otvoru /12/ pístního Čepu, méně ostrý než v ostatních úsecích /22, 30; 24, 2S, 32, 36/ žebra /16/„

2-s Píst podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloměr zaoblení žebra /16/ v úseku /26, 34/ žebra /16/ upraveném nad otvorem /12/ pístního čepu je srovnatelně velký a na rozdíl cd toho v úseku /22, 30/ žebra /16/ neupraveného nad otvorem /12/ pístního čepu srovnatelně malý, a v oblastech, které bezprostředně _navazují na úseky /25, 3*r/ upravená nad otvorem /12/ pístního čepu, mají pozvolný přechod z velkého na malý poloměr zaoblení.

3. Píst podle nároku 1 nebo 2, v y z n a Č u j ί o í s e tím, še ostrý nebo velký poloměr zaoblení žebra /16/ je zhruba dvakrát tak velký jako méně ostrý nebo malý poloměr zaoblení žebra /16/.

cstrv cc-loměr zaoblení žebra

4. Píst podle jednoho z nároků 1 aš 3, /1-6/ má zhruba hodnotu 2,7p mm a méně ostrý nebo velký poloměr zaoblení žebra /16/ má hodnotu 1,3 mm.

* -J

7 Spalovací motor s nejméně jedním'válcem, který má více ventilů, vyznačující se- tím, že ve válci je uložen píst /10/ podle jednoho z nároků 1 až 4.

6,. Spalovací motor podle nároku 5, vyznačující ' se t í m. , že úseky /26, 34/ žebra /16/ s-méně ostrým.

nebo velkým poloměrem zaoblení jaou. uspořádány tak, Že jsou v podstatě upraveny pod. ventily /33/.

7» Způsob výroby pístu podle jednoho z nároků 1 as 6, v y značující se tím, že jednak sé odlije a mechanicky opracuje, těleso pístu s otvorem pístního· cepu a se. spalovací komůrkou, omezenou žebrem, přičemž teto žebro je pc celém svém obvodu, vytvořeno, v podstatě s ostrou hranou, a jednak se' kartáčují) úseky žebra, které jsou upraveny nad otvorem- pístního čepu, aby se zde a v bezprostředním sousedství . .žebro .otupilo, čímž se vytvoří pozvolný přechoď mezi .otupenými úseky a zbylými ostrými/úseky žebra.. .. .... „ . . , ..... ...