Kolbentypen. Kolbenmotor

Der Motorkolben dient der Umwandlung chemische Reaktion Kraftstoff rein mechanische Arbeit Kurbelwelle. Es arbeitet unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen, daher besteht es aus besonders haltbaren Materialien, die solch aggressiven Einflüssen lange standhalten können, ohne seine Eigenschaften zu verändern.

Wie ist der Kolben

Äußerlich ist der Kolben ein Zylinder, bestehend aus Elementen wie:

Dichtband;

Chefs;

Thermostateinsatz aus Stahl.

Unterseite

Dieser Teil des Kolbens übernimmt die Hauptwärmelast und hat daher eine ausreichend große Dicke. Je dicker der Boden ist, desto geringer ist seine Temperaturerwärmung, aber desto größer ist die Masse des Kolbens selbst. Normalerweise beträgt die Dicke des Bodens etwa 7-9 mm, bei Kompressormotoren 11 mm, Diesel 10-16 mm. Obwohl bspw. Honda-Modelle Die Dicke des Kolbenbodens beträgt 5,5-6 mm.

Bei einigen Kolbentypen sind der Boden und die erste Nut für den Kompressionsring aus Verschleißgründen mit einer Gusseisenschicht bedeckt, und es wird auch Hartanodisierung verwendet - die Umwandlung einer dünnen Aluminiumschicht in Keramik (0,008- 0,012mm). Die Beschichtung härtet den Kolbenboden und reduziert so das Risiko von Überhitzung und Ausbrennen.

Dichtband

Der Teil des Kolbens, an dem die Nuten für die Kolbenringe angebracht sind.

Bosse

Dienen zum Einbau eines Kolbenbolzens in den Kolben. Bei einer Reihe von Kolben können die Vorsprünge Rippen aufweisen, die sich aus ihrem Schnitt bis zur Mitte des Kolbens ergeben, die sogenannten "Kühler", um den Wärmestrom gleichmäßig zu verteilen. Kolben mit "Kühlschränken" haben eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit, was für hochgradig wichtig ist hochdrehende Motoren, besonders aufgeladen.

Rock

Das Führungsteil des Kolbens, das zum Ausgleich der Seitenkräfte dient, wenn der Kolben im oberen und oberen Bereich verschoben wird unten tot Punkt. Bei modernen Kolben hat der Schaft eine leichte Verjüngung nach unten, ebenso wie das Dichtband, solche Kolben sind tonnenförmig.

Thermoregulatorischer Einsatz

Es befindet sich im Inneren des Kolbenschafts und wirkt bei Erwärmung als Bimetall auf den Unterschied der Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Aluminium, wodurch eine starke Ausdehnung des Kolbenschafts verhindert wird.

Kolbenmaterial

Die Kolben aller modernen Serienautomotoren bestehen aus einer Aluminiumlegierung. Zuvor wurden an den Motoren Gusskolben (Grau- und Temperguss) verbaut, die später durch Kolben aus Aluminiumlegierung mit Silizium ersetzt wurden, deren Anteil etwa 12% -13% betrug. Die Kolben wurden in einer speziellen Form gegossen - einer Kokille.

Das Vorhandensein von Silizium in der Legierung ermöglichte es, den Kolbenverschleiß sowie die lineare Ausdehnung zu verringern, was es ermöglichte, das thermische Spiel des Kolbens im Zylinder zu verringern.

Mit dem Wachstum von Antriebsmotoren sind die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Kolben merklich gestiegen, und der Anteil von Silizium in der Aluminiumlegierung wurde erhöht und auf 18% und mehr angehoben, dies ist besonders wichtig für Dieselmotoren und aufgeladene Motoren geworden. Solche Kolben werden durch Stanzen hergestellt.

Um die Schleifzeit zum Zylinder zu verkürzen, wird der Kolbenkörper aus niedrigschmelzenden Metallen wie Zinn, Blei oder Zinn-Blei-Legierung (Dicke 0,005–0,002 mm) verzinnt.

In letzter Zeit sind auf dem Entwicklungsstand auch Kolben aus hitzebeständigen Stählen aufgetaucht partielle Anwendung. Stahlkolben haben aufgrund der Festigkeit der Struktur selbst eine geringere Masse. Weniger Gewicht erreicht mehr dünn dick Röcke und geringere Höhe von unten bis zur Fingerachse.

Durch die geringere Kolbenhöhe bei gewohnter Blockhöhe wird es möglich, verlängerte Pleuel einzubauen, was die Querkräfte in der Kolben-Stangen-Reibpaarung reduziert.
Solche Kolben haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Dies ist ein teurer Bearbeitungsaufwand und ein erhöhter Verschleiß des Zylinderspiegels.

Arbeitsprinzip

Wenn das Gemisch in der Brennkammer blitzt, entsteht eine hohe Temperatur in der Größenordnung von 1800-2000 Grad, die dabei freigesetzte Energie erzeugt großer Druck am Kolbenkopf, wodurch dieser sich am Zylinderkörper nach unten bewegt.

Der Kolben durch die Pleuelstange überträgt in einer hin- und hergehenden Bewegung Kraft auf den Kurbelwellenzapfen und bewirkt, dass sich letzterer dreht.

Kolbenstörungen

Schmelzen oder Ausbrennen des Bodens;

Risse von Trennwänden zwischen Rillen;

Nutverschleiß (großer Spalt zwischen Nut und Ring);

Risse oder Verformungen im Kolbenkörper;

Ressource

Dieser Indikator hängt von verschiedenen Faktoren ab und kann 200-250-300.000 km betragen Haushaltsmotoren und 500-600.000 Kilometer oder mehr für ausländische Autos.

So verursachen vorzeitige Öl- und Filterwechsel das Auftreten von Ringen in den Kolbennuten, die die Kühlung stark verschlechtern, als Folge einer Überhitzung des Kolbens und des Auftretens von Riefen an seinem Körper.

Die Kolbenressource wird durch solche Fehlfunktionen wie die Entwicklung von Löchern in den Vorsprüngen für den Pleuelzapfen sowie durch abgenutzte Löcher verringert, wenn ihre Höhe abnimmt und sie beginnen, die Kolbennuten zu brechen.

Am häufigsten werden Probleme mit den Kolben durch den Motor verursacht, der auf den Ausfall des Thermostats, der Pumpe oder der Druckentlastung des Kühlsystems sowie auf eine Fehlfunktion des Kühlerlüfters, des Kühlers selbst oder seines Sensors zurückzuführen ist.

So verlängern Sie die Lebensdauer von Kolben

Damit der Kolben seine Ressource erreicht, wird empfohlen, nur das vom Hersteller vorgeschriebene Öl zu verwenden und es streng nach den Vorschriften zu ersetzen. Erreichen Sie möglichst nicht die vorgeschriebene Laufleistung von eins zweitausend und wechseln Sie das Öl. Vom Hersteller empfohlenen Kraftstoff verwenden. Motor vor einer Fahrt, besonders in Winterzeit. Überwachen Sie den Motormodus und vermeiden Sie dessen Überhitzung.

Wenn wir hinter dem Steuer eines Autos sitzen, den Schlüssel im Zündschloss drehen und das Gaspedal drücken, beginnen viele sehr komplexe Mechanismen unter der Motorhaube abzulaufen, die Bewegung erzeugen. All diese Mechanismen interessieren uns überhaupt nicht, Hauptsache, das Auto bewegt sich. Aber wenn es zu einer Panne kommt, fangen wir an, über den Grund zu rätseln, und wir müssen alles meistern notwendige Informationenüber den Aufbau und die Funktionsweise jedes einzelnen Teils. Aber um keine Zeit damit zu verschwenden, wenn Sie diese Zeit nicht haben, bevor Sie sich ans Steuer setzen, sollten Sie die Eigenschaften von Autoteilen gut verstehen.

Insbesondere werden wir heute mit Ihnen über den Kolben sprechen. Schließlich ist dieses Detail von zentraler Bedeutung für den Prozess der Umwandlung von Brennstoffenergie in thermische und mechanische Energie. Wir befassen uns mit Ihnen, was ein Kolben ist, seinen Zweck, die grundlegenden Anforderungen an ihn und die Merkmale seiner Konstruktion.

1. Motorkolben und seine Hauptmerkmale

Das hoffen wir natürlich erfahrene Autofahrer man muss nicht lange erklären was ein Motorkolben ist. Wenn es unter unseren Lesern jedoch „Anfänger“ gibt, erklären wir speziell für sie, dass der Kolben ein Autoteil ist, das Änderungen des Drucks von Gas, Dampf und Flüssigkeit im Motor in mechanische Kraft umwandelt. Der Kolben hat die Form eines Zylinders, in dem ständig Hin- und Herbewegungen ausgeführt werden, wodurch eine mechanische Kraft entsteht.

Die Pflicht dieses Teils ist sehr verantwortungsvoll und seine Wirksamkeit hängt davon ab, wie gut er damit umgeht. Tatsächlich ist es der komplexeste Teil des Autos, dessen Merkmale und widersprüchliche Eigenschaften für einen unvorbereiteten Verstand ziemlich schwierig zu verstehen sind. Nur wenige wissen es, aber fast keiner Automobilkonzern nicht verlobt Eigenfertigung Kolben für ihre Autos und bestellen sie speziell für ihre Motoren. Erschwert die Situation für gewöhnliche Autofahrer und die Tatsache, dass es heute eine große Anzahl von gibt verschiedene Formen und Kolbengrößen. Daher kann die Wartung und Reparatur dieses Teils immer auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden.

Welche Anforderungen muss ein zuverlässiger Kolben erfüllen?

Da der Kolben ein ziemlich kompliziertes Teil ist, werden sehr viele Anforderungen an ihn gestellt. Aufgrund der Komplexität der Produktion gibt es nicht so viele Hersteller von Motorkolben, und dieses Teil kostet auf dem Automarkt ziemlich viel. Sehen wir uns also an, welche Anforderungen ein guter Kolben erfüllen muss:

1. Der Motorkolben bewegt sich im Inneren des Zylinders und sorgt für die Expansion komprimierter Gase, die das Produkt der Kraftstoffverbrennung sind. Dank dessen können Gase mechanische Arbeit leisten - um alle anderen Mechanismen des Autos anzutreiben. Daher ist die Hauptanforderung an Kolben die Fähigkeit, den hohen Temperaturen zu widerstehen, bei denen all diese Prozesse stattfinden, hoher Druck Gase und verschließen Sie den Flaschenkanal gut (sonst kann der Gasdruck nicht beeinflusst werden).

2. Der Kolben ist kein einzelnes Gerät, er arbeitet mit dem Zylinder und den Kolbenringen zusammen. Zusammen bilden diese Teile ein lineares Gleitlager. Dabei muss das Lager unbedingt alle Anforderungen und Eigenschaften der Reibpaarung erfüllen. Wenn alle Anforderungen mit höchster Genauigkeit berücksichtigt werden, hilft dies nicht nur, die mechanischen Verluste bei der Kraftstoffverbrennung zu minimieren, sondern auch den Verschleiß aller Teile.

3. Der Kolben ist ständig hohen Belastungen ausgesetzt, von denen die stärksten die Belastungen aus dem Brennraum des Kraftstoffs und die Reaktionen darauf sind.Seine Konstruktion muss all diese Faktoren unbedingt berücksichtigen und solch starken mechanischen Einwirkungen standhalten.

4. Trotz der Tatsache, dass sich der Kolben während des Betriebs ziemlich mitbewegt schnelle Geschwindigkeit, es sollte den Kurbeltrieb des Autos nicht zu stark mit Trägheitskräften belasten, da dies sonst zum Bruch führen kann.

2. Ernennung von Kolben oder ihre funktionalen Aufgaben

Wir haben wiederholt erwähnt, dass der Kolben sehr leistet wichtige Rolle während des gesamten Betriebs eines Automotors. Der Hauptzweck von Kolben ist also:

- Gasdruck aus der Brennkammer aufzunehmen und diesen Druck in Form von mechanischer Kraft auf den Motor zu übertragen;

Dichten Sie den Hohlraum des Motorzylinders über dem Kolben ab. Somit schützt es das Ganze Kfz-Mechanismus vom Durchbruch von Gasen in den Krater und vom Eindringen von Schmieröl in ihn.

Darüber hinaus ist die zweite Funktion wichtiger, da sich der Kolben dank dieser selbst bereitstellt normale Bedingungen für die Arbeit. Auch worüber technischer Zustand der Motor sitzt, urteilen Experten erst nach Inspektion der Kolbengruppe und Überprüfung ihrer Dichtigkeit. Wenn der Ölverbrauch 3% des Kraftstoffverbrauchs übersteigt (und dies geschieht aufgrund seines Abfalls, wenn er in den Brennraum eindringt), dann der gesamte Auto Motor es muss dringend zur Reparatur eingeschickt oder ganz außer Betrieb genommen werden. Sie können erkennen, dass mit Ihrem Motor etwas nicht stimmt, wenn Sie sich den Rauch in den Abgasen ansehen. Aber das sollte man besser nicht zulassen.

Wenn Sie lesen, dass der Kolben und seine Elemente unter Bedingungen mit sehr hohen Temperaturen arbeiten, sind Sie wahrscheinlich überrascht, dass dieses Gerät selbst nicht versagt? Hinzu kommt, dass der Betrieb des Kolbens neben schwierigen Temperaturbedingungen ständig von zyklischen, stark wechselnden Belastungen begleitet wird. Bei alledem haben die Elemente des beschriebenen Teils nicht einmal immer genug Schmierung. Aber natürlich haben alle Designer und Entwickler von Kolben darüber nachgedacht.

Erstens, sie werden unter Berücksichtigung des Zwecks und des Typs des Motors konstruiert, auf dem sie installiert werden (stationär, Diesel, Zweitakt, Zwangs- oder Transport), daher werden dafür nur die stabilsten Materialien verwendet.

Zweitens, gibt es mehrere Möglichkeiten, wie die Kühlung dieses Teils durchgeführt wird. Aber zuerst ein wenig darüber, wie und wo Wärme (oder sogar Wärme) aus der Brennkammer fließt. Es geht in die Umwelt kalte Luft, das Kühler und Motor sowie den Zylinderblock wäscht. Aber auf welche Weise gibt der Kolben Wärme an den Block und das Frostschutzmittel ab?

1. durch Kolbenringe. Der wichtigste davon ist der erste, da er sich am nächsten zum Boden des Kolbens befindet. Da die Ringe gleichzeitig sowohl gegen die Kolbennuten als auch gegen die Zylinderwand gedrückt werden, werden über sie etwa 50 % des gesamten Wärmestroms des Kolbens abgegeben.

2. Dank des zweiten "Kühlmittels", dessen Rolle von gespielt wird Motoröl. Da sich das Öl den heißesten Teilen des Motors nähert, schafft er es, eine sehr große Wärmemenge von den am stärksten erhitzten Stellen in das Kurbelgehäuse zu transportieren. Damit das Öl die Kolben kühlen kann, muss es aber auch gekühlt werden, sonst muss es sehr bald gewechselt werden.

3. Wärme wandert durch die Laschen zum Stift, zur Pleuelstange und zum Öl. Der weniger effiziente Weg spielt jedoch seine wichtige Rolle.

4. Seltsamerweise hilft der Kraftstoff aber auch, den Kolben und den Motor insgesamt zu kühlen. Wenn also ein frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum eintritt, zieht es ziemlich viel Wärme an sich, gibt sie dann aber in noch größeren Mengen wieder ab. Die Menge des Gemischs und die Wärme, die es aufnehmen kann, hängt jedoch direkt davon ab, wie das Auto fährt und wie offen die Drosselklappe ist. Der Vorteil dieses Weges ist, dass das Gemisch Wärme genau von der Seite aufnimmt, von der sich der Kolben am stärksten erwärmt.

Wir überholen uns jedoch ein wenig, da wir angefangen haben, über die Funktionsweise des Kolbens zu sprechen, ohne es vollständig zu verstehen Design-Merkmale dieses Detail. Dem widmen wir den nächsten Abschnitt.

3. Kolbendesign: Alles, was der durchschnittliche Autoenthusiast über das Teil wissen muss

Im Allgemeinen ist es, nur über den Kolben zu sprechen, als würde man über Brot sprechen und nur die Eigenschaften von Mehl diskutieren. Es ist logischer, sich mit der gesamten Kolbengruppe des Motors vertraut zu machen, die durch solche Details dargestellt wird:

- der Kolben selbst;

Kolbenringe;

Kolbenbolzen.

Dieses Design der Kolbengruppe ist seit dem Erscheinen der allerersten Motoren unverändert geblieben. Verbrennungs. Deshalb, gegebene Beschreibung wird bei fast allen Motoren gleich sein.

Natürlich am meisten wichtige Funktionen leistet einen Kolben, dessen Design sich seit 150 Jahren nicht verändert hat. Wenn Sie kein professioneller Mechaniker werden wollen, dann müssen Sie nur über solche wichtigen Bereiche des Kolbens und ihre funktionalen Zwecke Bescheid wissen:

1. Kolbenkopf. Die Oberfläche eines Teils, die direkt dem Brennraum eines Motors zugewandt ist. Der Boden bestimmt mit seinem Profil die untere Fläche eben dieser Kammer. Diese Form kann abhängen von: der Form der Brennkammer, ihrem Volumen, den Merkmalen der Zufuhr von Kraftstoff-Luft-Masse in sie, der Position der Ventile. Es gibt Fälle, in denen sich am Boden eine Aussparung befindet, durch die das Volumen der Brennkammer zunimmt. Da dies jedoch nicht wünschenswert ist, müssen zur Verringerung des Kammervolumens spezielle Verdränger verwendet werden - eine bestimmte Menge Metall, die sich über der Bodenebene befindet.

2. "Hitze-(Feuer-)Gürtel." Dieser Begriff bezieht sich auf den Abstand, der von der Unterseite des Kolbens bis zu seinem ersten Ring verläuft. Es ist wichtig zu wissen, dass je kleiner der Abstand vom Boden zu den Ringen ist, desto höher die thermische Belastung auf genau diese Elemente fällt und desto mehr verschleißen sie.

3. Dichtungsbereich. Wir sprechen von den Nuten, die sich an der Seitenfläche des zylinderförmigen Kolbens befinden. Diese Rillen sind eine direkte Möglichkeit, die Ringe zu installieren, die wiederum eine Bewegung der Dichtung ermöglichen. Außerdem muss in der Nut für den Ölabstreifring ein Loch vorhanden sein, durch das überschüssiges Öl in den Innenraum des Kolbens abgelassen werden kann.

Eine weitere Funktion des Dichtungsabschnitts besteht darin, einen Teil der Wärme vom Motorkolben abzuleiten, indem, wie bereits erwähnt, Kolbenringe verwendet werden. Für eine effektive Wärmeableitung ist es jedoch sehr wichtig, dass die Kolbenringe sowohl in den Nuten als auch auf der Zylinderoberfläche eng anliegen. Der Endspalt des ersten Kompressionsrings sollte also etwa 0,045 bis 0,070 mm betragen, für den zweiten 0,035 bis 0,06 mm und für den Ölabstreifer 0,025 bis 0,005 mm. Aber zwischen den Ringen und Nuten kann die Radialspielanzeige 1,2 bis 0,3 Millimeter betragen. Diese Indikatoren sind jedoch für das menschliche Auge nicht signifikant, sie können nur mit Hilfe spezieller Geräte bestimmt werden.

4. Kolbenkopf. Dies ist ein verallgemeinerter Schnitt, der den Boden und das oben bereits beschriebene Dichtungsteil umfasst.

5. Kompressionshöhe des Kolbens. Der Abstand, der von der Achse des Kolbenbolzens zum Kolbenboden berechnet wird.

6. "Rock". Der Boden des Kolbens. Enthält Ösen mit Löchern, in die der Kolbenbolzen passt. Die Außenfläche dieses Abschnitts ist die Stütz- und Führungsfläche für den Kolben. Es bietet richtiges Verhältnis Kolbenachse und Motorzylinderachse. Eine ebenso wichtige Rolle spielt die Seitenfläche des "Schürzes", durch die die in der Kolbengruppe des Motors periodisch auftretenden Querkräfte auf den Zylinder übertragen werden. Und speziell um die Bearbeitbarkeit der Schaftoberfläche zu verbessern und die Reibung zu verringern, wird sie mit einer speziellen Schutzbeschichtung aus Zinn beschichtet (Graphit und Molybdändisulfid können auch als Basis der Beschichtung verwendet werden. Oder anstelle der Beschichtung Rillen von Auf die Schürze kann ein spezielles Profil aufgebracht werden, das Öl zurückhält und eine hydrodynamische Kraft erzeugt, die einen Kontakt mit den Zylinderwänden verhindert.

Wie und wovon: Merkmale der Herstellung von Automobilkolben

Es ist klar, dass zum Ausführen solcher Funktionen, die der Kolben erfüllt, ein ausreichend „widerstandsfähiges“ Metall erforderlich ist. Es ist jedoch weit entfernt von Stahl. Kolben werden aus Aluminiumlegierungen hergestellt, denen immer Silizium zugesetzt wird. Dies geschieht, um den Ausdehnungskoeffizienten unter dem Einfluss zu reduzieren hohe Temperaturen und Verschleißfestigkeit erhöhen.

Für die Herstellung von Kolben kann jedoch eine Legierung mit einem anderen prozentualen Siliziumgehalt verwendet werden. Beispielsweise werden für diesen Zweck am häufigsten 13%ige Siliziumlegierungen verwendet, die als eutektisch. Es gibt Legierungen mit höherem Siliziumgehalt, die sog übereutektisch. Und je höher dieser Prozentsatz, desto besser sind die Wärmeleiteigenschaften der Legierung. Dies macht ein solches Material jedoch nicht ideal für die Herstellung von Kolben.

Tatsache ist, dass ein solches Material beim Abkühlen beginnt, Siliziumkörner mit einer Größe von 0,5 bis 1 Millimeter freizusetzen. Es liegt auf der Hand, dass sich ein solches Verfahren in Gießereien widerspiegelt und mechanische Eigenschaften sowohl das Material als auch das Teil, das daraus besteht. Aus diesem Grund wird neben Silizium die folgende Liste von regulierenden Zusätzen in solche Legierungen eingeführt:

- Mangan;

Wie wird der Hauptteil des Autokolbens hergestellt? Es gibt sogar zwei Möglichkeiten, wie Sie an das Werkstück dieses Teils kommen. Bei der ersten wird eine heiße Legierung in eine spezielle Form gegossen, die als Kokille bezeichnet wird. Diese Methode ist am häufigsten. Die zweite Möglichkeit zur Herstellung eines Werkstücks ist das Heißprägen. Aber danach Bearbeitung Formen wird der zukünftige Kolben auch verschiedenen Wärmebehandlungen unterzogen, wodurch die Härte des Metalls, die Festigkeit und die Verschleißfestigkeit erhöht werden können. Außerdem können Sie mit solchen Verfahren die Restspannung im Metall entfernen.

Obwohl die Verwendung von geschmiedetem Metall die Festigkeit des Teils erhöht, haben sie auch ihre Nachteile. Solche Produkte werden normalerweise in der klassischen Version mit einem hohen „Rock“ hergestellt, was sie zu schwer macht. Außerdem erlauben solche Produkte nicht die Verwendung von thermokompensierenden Ringen oder Platten mit ihnen. Aufgrund des erhöhten Gewichts eines solchen Kolbens nimmt auch seine thermische Verformung zu, wodurch es notwendig ist, die Größe des Spalts zwischen dem Kolben und dem Zylinder zu vergrößern.

Die Folgen davon werden dem Fahrer überhaupt nicht gefallen, da sie es sind erhöhter Lärm Motorbetrieb, schneller Verschleiß der Zylinder und hoher DurchflussÖle. Die Verwendung von Schmiedekolben rechtfertigt sich nur in Fällen, in denen das Auto regelmäßig in den extremsten Modi betrieben wird.

Bis heute unternehmen Konstrukteure und Physiker alles, um Kolben so ideal und genau wie möglich zu konstruieren. Insbesondere werden die wichtigsten Trends auf die folgende Liste verwiesen:

- Verringerung des Teilegewichts;

Die Verwendung von nur „dünnen“ Ringen am Kolben;

Verringerung der Kompressionshöhe des Kolbens;

Reduzierung der Kolbenbolzen und Verwendung nur der kürzesten Kolben in der Kolbenkonstruktion;

Verbesserung Schutzbeschichtungen und Aufbringen auf alle Oberflächen des Teils.

Eine ähnliche Leistung zeigt sich heute an der T-förmigen Gestaltung der Kolben. neuste Generation. namens dieser Entwurf T-förmig genau aufgrund der äußeren Ähnlichkeit des Teils mit dem Buchstaben "T". Der Hauptunterschied zwischen solchen Kolben ist die reduzierte Höhe des Schafts und die Fläche seines Führungsteils. Solche Kolben werden aus einer übereutektischen Legierung hergestellt, die eine ziemlich große Menge an Silizium enthält. Und sie werden hauptsächlich durch Heißprägen hergestellt.

Welche Art von Motorkolbendesign das Auto anbringen möchte, hängt jedoch von vielen Faktoren ab. Einer solchen Entscheidung geht immer eine lange Zeit der Berechnungen und Analysen des Verhaltens aller Knoten voraus. Pleuel und Kolbengruppe unter dem Einfluss neuer Teil. Die Berechnung aller Teile erfolgt anhand der einschränkendsten Möglichkeiten ihrer Konstruktionen und der Materialien, aus denen sie hergestellt sind. Leider wird der Hersteller in diesem Fall jedoch nicht zu viel bezahlen. Er wird die Option wählen, die die erforderliche Ressource gerade „rechtzeitig“ bereitstellt, und kein Geld dafür ausgeben, sie zu erhöhen.

Wie dem auch sei, aber ein normaler Autofahrer muss verstehen und bedienen, was bereits in seinem Auto installiert ist. Wir hoffen, dass unser Artikel Ihnen geholfen hat, besser zu verstehen, wie Kolben funktionieren und welchen Zweck sie haben. Wir wünschen Ihnen, dass Sie nie Probleme mit diesem Teil haben, für das es notwendig ist, es bereitzustellen richtigen Bedingungen Betrieb - nicht zu viel „fahren“ und das Motoröl rechtzeitig wechseln.

Abonnieren Sie unsere Feeds

Die berühmteste und am weitesten verbreitete auf der ganzen Welt mechanische Geräte- Dies sind Verbrennungsmotoren (im Folgenden Verbrennungsmotoren genannt). Ihr Angebot ist umfangreich und sie unterscheiden sich in einer Reihe von Merkmalen, zum Beispiel in der Anzahl der Zylinder, deren Anzahl von 1 bis 24 variieren kann, dem verwendeten Kraftstoff.

Der Betrieb eines Kolben-Verbrennungsmotors

Einzylinder-Verbrennungsmotor kann als der primitivste, unausgewogenste und ungleichmäßigste Hub angesehen werden, obwohl er der Ausgangspunkt für die Entwicklung einer neuen Generation von Mehrzylindermotoren ist. Heute werden sie im Flugzeugmodellbau, bei der Herstellung von Landwirtschafts-, Haushalts- und Gartenwerkzeugen eingesetzt. Weit verbreitet in der Automobilindustrie Vierzylindermotoren und solidere Geräte.

Wie funktioniert es und woraus besteht es?

Kolbenmotor Verbrennungs ist komplex aufgebaut und besteht aus:

• Gehäuse, einschließlich eines Zylinderblocks, eines Zylinderkopfs;
• Gasverteilungsmechanismus;
• Kurbelmechanismus (im Folgenden KShM);
• Eine Reihe von Hilfssystemen.

KShM ist ein Bindeglied zwischen der bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches (im Folgenden als FA bezeichnet) im Zylinder freigesetzten Energie und der Kurbelwelle, die die Bewegung des Autos sicherstellt. Das Gasverteilungssystem ist für den Gasaustausch während des Betriebs der Einheit verantwortlich: den Zugang von Luftsauerstoff und Brennelementen zum Motor und die rechtzeitige Entfernung von Gasen, die während der Verbrennung entstehen.

Das Gerät der einfachsten Kolbenmaschine

Hilfssysteme werden vorgestellt:

• Einlass, der den Motor mit Sauerstoff versorgt;
• Kraftstoff, dargestellt durch ein Kraftstoffeinspritzsystem;
• Zündung, die einen Funken und eine Zündung von Brennelementen für mit Benzin betriebene Motoren liefert (Dieselmotoren zeichnen sich durch Selbstentzündung des Gemisches bei hoher Temperatur aus);
• Ein Schmiersystem, das die Reibung und den Verschleiß berührender Metallteile mithilfe von Maschinenöl reduziert;
• Kühlsystem, das eine Überhitzung der Arbeitsteile des Motors verhindert und für Zirkulation sorgt spezielle Flüssigkeiten Frostschutztyp;
• Ein Abgassystem, das die Entfernung von Gasen in den entsprechenden Mechanismus gewährleistet, bestehend aus Auslassventilen;
• Ein Steuersystem, das die Überwachung des Betriebs des Verbrennungsmotors auf elektronischer Ebene bereitstellt.

Das Hauptarbeitselement im beschriebenen Knoten wird betrachtet Kolben eines Verbrennungsmotors, das selbst ein Fertigteil ist.

Gerät ICE-Kolben

Schritt-für-Schritt-Betriebsdiagramm

Der Betrieb eines Verbrennungsmotors basiert auf der Energie expandierender Gase. Sie sind das Ergebnis der Verbrennung von Brennelementen innerhalb des Mechanismus. Dieser physikalische Vorgang zwingt den Kolben, sich im Zylinder zu bewegen. Der Kraftstoff kann in diesem Fall sein:

• Flüssigkeiten (Benzin, Dieselkraftstoff);
• Gase;
• Kohlenmonoxid als Folge der Verbrennung fester Brennstoffe.

Der Motorbetrieb ist ein kontinuierlicher geschlossener Zyklus, der aus einer bestimmten Anzahl von Zyklen besteht. Die gebräuchlichsten Verbrennungsmotoren sind zwei Typen, die sich in der Anzahl der Zyklen unterscheiden:

1. Zweitakt, erzeugt Kompression und Hub;
2. Viertakt - zeichnen sich durch vier gleich lange Phasen aus: Ansaugen, Verdichten, Arbeitshub und endgültiges Lösen. Dies weist auf eine vierfache Änderung der Position des Hauptarbeitselements hin.

Der Hubbeginn wird durch die Lage des Kolbens direkt im Zylinder bestimmt:

• Oberer Totpunkt (im Folgenden als TDC bezeichnet);
• Unterer Totpunkt (im Folgenden BDC).

Wenn Sie den Algorithmus der Viertaktprobe studieren, können Sie ihn gründlich verstehen Funktionsprinzip eines Automotors.

Das Funktionsprinzip eines Automotors

Die Ansaugung erfolgt durch Passieren von oben Totpunkt durch den gesamten Hohlraum des Zylinders des Arbeitskolbens bei gleichzeitigem Einfahren des Brennelements. Beyogen auf Strukturmerkmale, kann es zu einer Vermischung einströmender Gase kommen:

• Im Kollektor Ansaugsystem, dies gilt, wenn der Motor ein Benzinmotor mit verteilter oder zentraler Einspritzung ist;
• In der Brennkammer, wenn es darum geht Dieselmotor, sowie ein mit Benzin betriebener Motor, jedoch mit Direkteinspritzung.

Erste Maßnahme läuft bei geöffneten Einlassventilen des Gasverteilungsmechanismus. Die Anzahl der Ein- und Auslassventile, ihre Öffnungszeit, ihre Größe und ihr Verschleißzustand sind Faktoren, die die Motorleistung beeinflussen. Der Kolben in der Anfangsstufe der Kompression wird am BDC platziert. Anschließend beginnt es, sich nach oben zu bewegen und das angesammelte Brennelement auf die von der Brennkammer bestimmten Abmessungen zu komprimieren. Der Brennraum ist der freie Raum im Zylinder, der zwischen der Zylinderoberkante und dem Kolben im oberen Totpunkt verbleibt.

Zweite Maßnahme beinhaltet das Schließen aller Ventile des Motors. Die Dichte ihrer Passung wirkt sich direkt auf die Qualität der Brennelementkompression und ihrer anschließenden Zündung aus. Auch die Komprimierungsqualität des TVS hat großen Einfluss der Verschleißgrad der Motorkomponenten. Sie drückt sich in der Größe des Raumes zwischen Kolben und Zylinder, in der Dichtigkeit der Ventile aus. Das Kompressionsniveau eines Motors ist der Hauptfaktor, der seine Leistung beeinflusst. Es wird mit einem speziellen Gerätekompressionsmessgerät gemessen.

Arbeitstakt beginnt, wenn es mit dem Prozess verbunden ist Zündsystem das erzeugt einen Funken. Der Kolben befindet sich in der maximalen oberen Position. Das Gemisch explodiert, Gase werden freigesetzt und entstehen Bluthochdruck und der Kolben wird in Bewegung gesetzt. Der Kurbelmechanismus wiederum aktiviert die Drehung der Kurbelwelle, die die Bewegung des Autos sicherstellt. Alle Systemventile befinden sich zu diesem Zeitpunkt in geschlossener Stellung.

Abschluss Schlaganfall ist die letzte im betrachteten Zyklus. Alles Auslassventile sind in der offenen Position, wodurch der Motor die Verbrennungsprodukte "ausatmen" kann. Der Kolben kehrt zu seinem Ausgangspunkt zurück und ist bereit, einen neuen Zyklus zu beginnen. Diese Bewegung trägt zur Freisetzung von bei Abgassystem und dann hinein Umgebung, Gase verschwenden.

Betriebsschema eines Verbrennungsmotors, wie oben erwähnt, basiert auf Zyklizität. Betrachtet man im Detail, wie funktioniert ein kolbenmotor lässt sich zusammenfassen, dass der Wirkungsgrad eines solchen Mechanismus nicht mehr als 60 % beträgt. Dieser Prozentsatz ist darauf zurückzuführen, dass der Arbeitszyklus zu einem bestimmten Zeitpunkt nur in einem Zylinder ausgeführt wird.

Nicht die gesamte zu diesem Zeitpunkt empfangene Energie wird auf die Bewegung des Autos gerichtet. Ein Teil davon wird dafür aufgewendet, das Schwungrad in Bewegung zu halten, das durch Trägheit den Betrieb des Autos während der anderen drei Zyklen sicherstellt.

Unwillkürlich wird eine gewisse Menge an Wärmeenergie für die Erwärmung des Gehäuses und der Abgase aufgewendet. Aus diesem Grund wird die Motorleistung eines Autos durch die Anzahl der Zylinder bestimmt und daraus resultierend der sogenannte Hubraum, berechnet nach einer bestimmten Formel als Gesamtvolumen aller arbeitenden Zylinder.

• sorgt für die Übertragung mechanischer Kräfte auf die Pleuelstange;
• ist für die Abdichtung der Kraftstoffbrennkammer verantwortlich;
• sorgt für eine rechtzeitige Abfuhr überschüssiger Wärme aus der Brennkammer

Die Arbeit des Kolbens erfolgt komplex und in vielerlei Hinsicht gefährliche Umstände- bei erhöht Temperaturbedingungen und erhöhten Belastungen, daher ist es besonders wichtig, dass Kolben für Motoren effizient, zuverlässig und verschleißfest sind. Deshalb werden für ihre Herstellung leichte, aber hochbelastbare Materialien verwendet – hitzebeständige Aluminium- oder Stahllegierungen. Kolben werden nach zwei Methoden hergestellt - Gießen oder Stanzen.

Kolbendesign

Der Motorkolben hat genug einfaches Design, die aus folgenden Teilen besteht:

VolkswagenAG

1. ICE-Kolbenkopf
2. Kolbenbolzen
3. Haltering
4. Boss
5. Pleuelstange
6. Stahleinsatz
7. Kompressionsring eins
8. Zweiter Kompressionsring
9. Ölabstreifring

Die Konstruktionsmerkmale des Kolbens hängen in den meisten Fällen von der Art des Motors, der Form seines Brennraums und der Art des verwendeten Kraftstoffs ab.

Unterseite

Der Boden kann je nach den Funktionen, die er erfüllt, eine andere Form haben - flach, konkav und konvex. Die konkave Form des Bodens bietet mehr effizientes Arbeiten Brennraum, dies trägt jedoch zu mehr Ablagerungen bei der Kraftstoffverbrennung bei. Die konvexe Form des Bodens verbessert die Leistung des Kolbens, verringert jedoch gleichzeitig die Effizienz des Verbrennungsprozesses Kraftstoffgemisch in der Kammer.

Kolbenringe

Unterhalb des Bodens befinden sich spezielle Rillen (Rillen) für die Installation Kolbenringe. Der Abstand vom Boden bis zum ersten Kompressionsring wird als Brennzone bezeichnet.

Kolbenringe sind für eine zuverlässige Verbindung zwischen Zylinder und Kolben verantwortlich. Sie sorgen für zuverlässige Dichtigkeit durch satten Sitz an den Zylinderwänden, der mit einem intensiven Reibungsprozess einhergeht. Motoröl wird verwendet, um die Reibung zu verringern. Kolbenringe werden aus Gusseisen hergestellt.

Die Anzahl der Kolbenringe, die in einem Kolben verbaut werden können, hängt von der Art des verwendeten Motors und dessen Verwendungszweck ab. Oft Systeme mit einem Ölabstreifring und zwei Kompressionsringe (erster und zweiter).

Ölabstreifring und Kompressionsringe

Der Ölabstreifring sorgt für die rechtzeitige Entfernung von überschüssigem Öl von den Innenwänden des Zylinders, und die Kompressionsringe verhindern, dass Gase in das Kurbelgehäuse gelangen.

Der zuerst angeordnete Kompressionsring nimmt die meisten Trägheitslasten während des Kolbenbetriebs auf.

Um die Belastungen in vielen Motoren zu reduzieren, wird in die Ringnut ein Stahleinsatz eingebaut, der die Festigkeit und den Kompressionsgrad des Rings erhöht. Kompressionsringe können in Form eines Trapezes, Fasses, Kegels mit einem Ausschnitt hergestellt werden.

Der Ölabstreifring ist in den meisten Fällen mit vielen Löchern für den Ölabfluss ausgestattet, manchmal mit einem Federexpander.

Kolbenbolzen

Dies ist ein rohrförmiges Teil, das für die zuverlässige Verbindung des Kolbens mit der Pleuelstange verantwortlich ist. Hergestellt aus Stahllegierung. Beim Einbau des Kolbenbolzens in die Naben wird dieser mit speziellen Sicherungsringen fest fixiert.

Kolben, Kolbenbolzen und Ringe bilden zusammen die sog Kolbengruppe Motor.

Rock

Das Führungsteil der Kolbenvorrichtung, das in Form eines Kegels oder Zylinders hergestellt werden kann. Der Kolbenschaft ist mit zwei Vorsprüngen zur Verbindung mit dem Kolbenbolzen ausgestattet.

Um die Reibungsverluste zu reduzieren, wird eine dünne Schicht eines Gleitmittels auf die Schaftoberfläche aufgetragen (häufig wird Graphit oder Molybdändisulfid verwendet). Der untere Teil der Schürze ist mit einem Ölabstreifring ausgestattet.

Ein obligatorischer Prozess für den Betrieb einer Kolbenvorrichtung ist ihre Kühlung, die mit folgenden Methoden durchgeführt werden kann:

• Sprühen von Öl durch die Löcher in der Pleuelstange oder Düse;
• die Bewegung des Öls entlang der Spule im Kolbenkopf;
• Zuführen von Öl zum Bereich der Ringe durch den Ringkanal;
• Ölnebel

Dichtungsteil

Dichtteil und Boden sind in Form eines Kolbenkopfes verbunden. In diesem Teil des Geräts befinden sich Kolbenringe - Ölabstreifer und Kompression. Die Kanäle für die Ringe haben kleine Löcher, durch die das Altöl in den Kolben gelangt und dann in das Kurbelgehäuse fließt.

Generell ist der Kolben eines Verbrennungsmotors eines der am stärksten belasteten Teile, das starken dynamischen und gleichzeitig thermischen Einwirkungen ausgesetzt ist. Dies stellt erhöhte Anforderungen sowohl an die bei der Herstellung von Kolben verwendeten Materialien als auch an die Qualität ihrer Herstellung.

Unsere erste Aufgabe ist es also, zu verstehen, was ist Motor. Das Ergebnis des Motors ist das Vorhandensein von Drehmoment darauf Kurbelwelle.

Der Motor besteht aus zwei Mechanismen:

1- Kurbel- Pleuelstange Mechanismus (KShM, Kurbelmechanismus) konstruiert, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder in die Drehbewegung der Kurbelwelle des Motors umzuwandeln.

2 — Gasverteilungsmechanismus (Timing, Gasverteilungsmechanismus) ausgelegt für rechtzeitige Versorgung des Motors brennbares Gemisch, sowie für die Freisetzung von Abgasen.

In diesem Teil werden wir die Motorteile analysieren, die sich auf die Kurbelwelle beziehen. Mit Blick auf die Zukunft werde ich die gesamte Liste der Details bekannt geben, die sich ausmachen KSchM.

Damit, Kurbelmechanismus besteht aus:

• Schwungrad
• Kolben mit Ringen und Stiften
• Zylinderblock mit Kurbelgehäuse
• Zylinderköpfe,
• Motor Ölwanne

Wenn das Ergebnis der Arbeit das Vorhandensein eines Drehmoments an der Kurbelwelle ist, dann ist eines der Motorteile die Kurbelwelle.

1. Kurbelwelle (Kurbelwelle)

Die Kurbelwelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Die Motorkurbelwelle mit Schwungrad besteht aus:
1 - Kurbelwelle des Motors; 2 - Schwungrad mit Zahnkranz;
3 - Pleuelhals; 4 - Wurzelhals (Stützhals); 5 - Gegengewicht

Schwungrad- Dies ist eine massive Metallscheibe, die auf der Kurbelwelle des Motors montiert ist. das Schwungrad versucht immer, den Zustand beizubehalten, aus dem es herausgenommen wurde. Er nimmt lange Fahrt auf und glättet dadurch die Sprünge. Es verlangsamt sich auch für eine lange Zeit. Kurz gesagt, aufgrund seiner Trägheit schafft es sanfte Übergänge von einer Geschwindigkeit zur anderen. Außerdem spielt seine Trägheit die Rolle eines Energiespeichers. Nun, wenn Sie das Schwungrad drehen, während Sie Arbeit aufwenden, kann es die gleiche Arbeit tun, bis es stoppt. Grob gesagt ist dies eine Art Stabilisator, der den Motor vor Stößen und Stößen schützt.

Jetzt achten wir darauf Kurbelzapfen. Es hat diesen Namen, weil Daran ist eine Stange befestigt.

2. Pleuel

Pleuelstange- ein beweglicher Teil des Kurbelmechanismus des Motors, der den Kolben und die Kurbelwelle verbindet und die Kraft vom Kolben auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (ICE) überträgt und umwandelt Vorwärtsbewegung Kolben in die Drehbewegung der Kurbelwelle.

Die Kurbelwelle und Teile der Pleuel- und Kolbengruppe sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

1 - Kurbelwelle; 2 - Einsatz des Pleuellagers; 3 – der Bolzen der Befestigung des Deckels der Stange; 4 - Kolbenbolzen; 5 - Sicherungsring; 6 - Buchse des Pleuelkopfes; 7 - Pleuel; 8 - Pleuelabdeckung; 9 – die Mutter der Befestigung des Deckels der Stange

Es bedeutet also, dass eine Pleuelstange an der Kurbelwelle befestigt ist. Und die Pleuelstange wiederum ist mit dem Kolben verbunden.

3. Kolben

Der Kolben ist ein Teil des Kurbelmechanismus des Motors, der den Druck des im Zylinder brennenden Arbeitsgemisches direkt wahrnimmt

Der Kolben ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Der Zylinderkopf hat Brennkammern, Einlass- und Auslassöffnungen, Gewindebohrungen zum Installieren von Zündkerzen und Kühlmittelkanälen. Sitze und Ventilführungen aus hitzebeständigem Spezialguss werden im abgekühlten Zustand in den vorgewärmten Kopf eingesetzt, was nach dem Temperaturausgleich für eine hohe Spannung in der Verbindung sorgt.

So erfuhren wir, wie der Teil des Herzens des Autos heißt Kurbelmechanismus. Jetzt wissen wir, dass der Motor aus einem Kurbelgehäuse besteht, in dem eine Kurbelwelle mit einem Schwungrad eingebaut ist. Pleuel sind an der Kurbelwelle befestigt, und Kolben sind an den Pleueln befestigt. Die Kolben wiederum laufen in Zylinderlaufbuchsen. Diese gesamte Struktur wird durch den Zylinderkopf abgedeckt. Letzteres dient als Anfang für eine Geschichte über die andere Seite des Motors – den Gasverteilungsmechanismus. Ich werde darüber in meinem nächsten Beitrag schreiben.

Ich empfehle ein Video zur Reparatur:

P.S. Ich freue mich auf Ihre Wünsche, Anregungen, Meinungen und Kommentare.