Применение масляного охлаждения поршня с целью снижения его температур, страница 3

          Ко второй группе поршней, имеющие внутри головки специальную охлаждающую полость, можно отнести поршень по патенту Франции № 2429328. Он отличается от известных составных конструкций тем, что за счет высокоточного литья полость охлаждения разделена на две охлаждающие камеры, центральную и периферийную, сообщающиеся между собой (рис.6.5). Обе камеры охлаждают огневое днище поршня, а периферийная, кроме того, и зону тронка в районе компрессионных колец. Это дает возможность получить равномерное распределение температур на огневой поверхности поршня и за счет этого значительно снизить термические напряжения в металле поршня. Охлаждающее масло поступает к головке поршня через шатун, палец, затем через сверление в поршне попадает в периферийную   полость   и     сливается    через центральную камеру, в которой имеется вставка, регулирующая  в  статических  условиях уровень   масла в полости охлаждения.                         

          Одна из важнейших проблем, для цельнолитых алюминиевых поршней с полостями охлаждения в головке – обеспечение требуемой жест- Рисунок 6.5 – Поршень по    кости конструкции. Решение этой за дачи возмо-

                  патенту Франции            жно  при  помощи  поршня  (патент  Германии №  

                                                            2435377),  содержащего   камеру   охлаждения  с

повышенной жесткостью, полученной с помощью колоннообразных распорок (рис.6.1, в), которые могут быть расположены в горизонтальной или вертикальной плоскостях или под любым углом.

          На основе имеющихся данных можно констатировать, что для поршней этой группы охлаждающей средой является только масло двигателя и подача его в поршень осуществляется как через сверление в шатуне, так и форсункой, установленной в картере двигателя.

          Поршни этой группы нашли применение на двигателях сравнительно невысокой форсировки до величины р_ем=1,5 МПа, а диапазон размерности диаметров цилиндра ограничивается величинами D_ц=120…240 мм.  

          Самое большое распространение в современных форсированных двигателях получили поршни третьей группы, состоящие из отдельных частей, при этом тронк изготовлен из легкого металла и головка поршня из жаропрочной стали или чугуна.

Такая конструктивная схема дает возможность осуществить любую циркуляцию охлаждающей среды в полостях поршня и изготавливать полости необходимых объемов.

          Фирмой «Karl Schmidt» (Германия) получены патенты в Великобритании № 1584328, США № 4175502 и Франции № 2392238 на составной поршень с жидкостным охлаждением.  

          Из опыта эксплуатации двигателей известно, что на перегретых внутренних поверхностях поршня, охлаждаемого маслом, образуется изолирующий (масляно-коксовый) слой из закоксовавшегося масла, который приводит к тому, что температуры поршня увеличиваются, прочность материала снижается, тепловая деформация увеличивается. Поэтому фирма пошла по пути интенсификации охлаждения в местах увеличенного перегрева. Осуществляется это установкой маслонаправляющего кольца между головкой поршня и тронком, снабженного выступом, который выдается в охлаждающую полость (рис.6.4, в, г). Улучшение охлаждения объясняется возрастающей скоростью масла относительно поверхности поршня и возникновением турбулентности в охлаждающем проходе. В развитие данного направления разработан поршень по патенту Германии № 3403624 (рис.6.1, г), в котором основное внимание уделено вставке и ее выступу между головкой поршня и тронком. Она может быть изготовлена из различных металлов, в том числе, из биметалла с тем, чтобы получить регулируемый расход охладителя между выступом и внутренней поверхностью головки поршня.

          В патенте США  фирмы «Karl Schmidt» № 4356800 (рис.6.2, б, в) рассматривается аналогичный составной охлаждаемый поршень, но акцент уделяется только на посадочные плоскости между головкой, проставочным кольцом и тронком поршня.