Arten von Kolben für Verbrennungsmotoren. Ein Kolben ist ein Teil eines Automotors

Das bekannteste und am weitesten verbreitete auf der ganzen Welt mechanische Geräte Sind Motoren Verbrennungs(im Folgenden ICE). Ihr Angebot ist umfangreich und sie unterscheiden sich in einer Reihe von Merkmalen, zum Beispiel in der Anzahl der vom Kraftstoff verwendeten Zylinder, deren Anzahl von 1 bis 24 variieren kann.

Betrieb eines Hubkolben-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. Für die Automobilindustrie werden massiv eingesetzt Vierzylinder-Motoren und solidere Geräte.

Wie funktioniert es und woraus besteht es?

Hubkolben-Verbrennungsmotor hat eine komplexe Struktur und besteht aus:

• Die Karosserie, die den Zylinderblock umfasst, den Zylinderkopf;
• Gasverteilungsmechanismus;
• Kurbelmechanismus (im Folgenden KShM);
• Eine Reihe von Hilfssystemen.

KShM ist ein Bindeglied zwischen der bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs (nachfolgend FA genannt) freigesetzten Energie im Zylinder und der Kurbelwelle, die die Bewegung des Fahrzeugs gewährleistet. Das Gasverteilungssystem ist für den Gasaustausch während des Betriebs des Aggregats verantwortlich: den Zugang von Luftsauerstoff und Brennelementen zum Motor und die rechtzeitige Entfernung der bei der Verbrennung gebildeten Gase.

Das Gerät der einfachsten Kolbenmaschine

Hilfssysteme werden vorgestellt:

• Einlass, der dem Motor Sauerstoff zur Verfügung stellt;
• Kraftstoff, dargestellt durch das Kraftstoffeinspritzsystem;
• Zündung, Bereitstellung eines Funkens und Zündung von Brennelementen für mit Benzin betriebene Motoren (Dieselmotoren zeichnen sich durch Selbstentzündung des Gemisches bei hohen Temperaturen aus);
• Schmiersystem, das die Reibung und den Verschleiß der zusammenpassenden Metallteile mit Maschinenöl reduziert;
• Ein Kühlsystem, das eine Überhitzung der Arbeitsteile des Motors verhindert und die Zirkulation gewährleistet spezielle Flüssigkeiten Frostschutz Typ;
• Ein Abgassystem, das die Ableitung von Gasen in einen geeigneten Mechanismus gewährleistet, bestehend aus Auslassventilen;
• Ein Steuerungssystem, das den Betrieb des Verbrennungsmotors auf elektronischer Ebene überwacht.

Das Hauptarbeitselement im beschriebenen Knoten wird betrachtet Kolben des Verbrennungsmotors, das selbst ein vorgefertigtes Teil ist.

Kolbenvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Schritt-für-Schritt-Schema der Funktionsweise

Der ICE-Betrieb 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. Kraftstoff kann in diesem Fall sein:

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

Der Motorbetrieb ist ein kontinuierlicher geschlossener Kreislauf, bestehend aus einer bestimmten Anzahl von Hüben. Die gebräuchlichsten ICEs sind von zwei Typen, die sich in der Anzahl der Zyklen unterscheiden:

1. Zweitakt, der Kompression und Arbeitstakt erzeugt;
2. Viertakt - zeichnen sich durch vier Stufen gleicher Dauer aus: Einlass, Kompression, Arbeitshub und Endfreigabe, dies zeigt eine vierfache Änderung der Position des Hauptarbeitselements an.

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

• oberer Totpunkt (im Folgenden OT);
• Unterer Totpunkt (im Folgenden UT genannt).

Wenn Sie den Algorithmus der Vier-Takt-Probe studieren, können Sie es gründlich verstehen das prinzip des automotors.

Das Funktionsprinzip eines Automotors

Das Ansaugen erfolgt durch Passieren vom oberen Totpunkt durch den gesamten Hohlraum des Zylinders des Arbeitskolbens bei gleichzeitigem Einfahren des Brennelementes. Beyogen auf Design-Merkmale, kann es zu einer Vermischung von einströmenden Gasen kommen:

• Im Sammler Ansaugsystem, dies ist relevant, wenn der Motor ein Benzinmotor mit verteilter oder zentraler Einspritzung ist;
• Im Brennraum, bei einem Dieselmotor sowie bei einem benzinbetriebenen Motor, jedoch mit direkte Injektion.

Erste Maßnahme geht bei geöffneten Ventilen der Einlass des Gasverteilungsmechanismus. Die Anzahl der Ein- und Auslassventile, ihre Offenhaltezeit, ihre Größe und ihr Verschleißzustand sind Faktoren, die die Motorleistung beeinflussen. Der Kolben in der Anfangsstufe der Kompression wird im BDC platziert. Anschließend beginnt es sich nach oben zu bewegen und das angesammelte Brennelement auf die von der Brennkammer vorgegebene Größe zu verdichten. Der Brennraum ist der freie Raum im Zylinder, der zwischen seiner Oberseite und dem Kolben oben verbleibt Totpunkt.

Zweite Maßnahme beinhaltet das Schließen aller Motorventile. Die Dichtheit ihrer Adhäsion beeinflusst direkt die Qualität der Brennelementkompression und ihrer anschließenden Verbrennung. Auch die Qualität der Brennelemente wird beeinflusst durch großer Einfluss Verschleißgrad der Motorkomponenten. Sie drückt sich in der Größe des Raumes zwischen Kolben und Zylinder, in der Dichtheit der Ventile aus. Das Kompressionsniveau eines Motors ist der Hauptfaktor, der die Motorleistung beeinflusst. Es wird von einem speziellen Gerät, einem Compressometer, gemessen.

Arbeitshub startet, wenn der Prozess verbunden ist Zündanlage einen Funken erzeugen. In diesem Fall befindet sich der Kolben in der maximalen oberen Position. Das Gemisch explodiert, Gase werden freigesetzt, es entsteht Bluthochdruck und der Kolben wird angetrieben. Der Kurbelmechanismus wiederum aktiviert die Drehung der Kurbelwelle, die die Bewegung des Autos gewährleistet. Alle Ventile der Systeme befinden sich zu diesem Zeitpunkt in geschlossener Position.

Abschluss Takt ist der letzte im betrachteten Zyklus. Alles Auslassventile in geöffneter Position, so dass der Motor die Verbrennungsprodukte "ausatmen" kann. Der Kolben kehrt zum Ausgangspunkt zurück und ist bereit, einen neuen Zyklus zu starten. Diese Bewegung trägt zur Entfernung von Abgassystem und dann in Umgebung, Gase verschwenden.

Betriebsdiagramm des Verbrennungsmotors, wie oben erwähnt, basiert auf Zyklizität. Nach eingehender Betrachtung, Wie funktioniert es Kolbenmotor , lässt sich zusammenfassen, dass die Effizienz eines solchen Mechanismus nicht mehr als 60 % beträgt. Dieser Prozentsatz ist darauf zurückzuführen, dass der Arbeitshub zu einem bestimmten Zeitpunkt nur in einem Zylinder ausgeführt wird.

Nicht die gesamte zu diesem Zeitpunkt empfangene Energie wird der Bewegung des Autos zugeführt. Ein Teil davon wird verwendet, um das Schwungrad in Bewegung zu halten, das durch Trägheit den Betrieb des Autos während der anderen drei Hübe gewährleistet.

Für die Erwärmung des Gehäuses und der Abgase wird unwillkürlich eine gewisse Menge an Wärmeenergie aufgewendet. Deshalb wird die Leistung eines Pkw-Motors durch die Anzahl der Zylinder und damit durch das sogenannte Motorvolumen bestimmt, das nach einer bestimmten Formel als Gesamtvolumen aller Arbeitszylinder berechnet wird.

Die Kolben müssen sehr hohen Temperaturen standhalten und hoher Druck durch alle vier Maßnahmen. Kolbentest hohe Belastungen insbesondere in leistungsgesteigerten und Rennmotoren. Aufgeladener Motor, mechanische Gebläse oder durch Injektion von Lachgas, was die Festigkeit des Kolbens erhöht. Hinzu kommt die Möglichkeit einer Explosion und Sie verlangen zu viel von diesen Schnecken. Bei hoher Antrieb Motor, bei dem es darum geht, maximale Leistung zu erzielen, reicht der Einsatz von Gusskolben nicht aus. Alle Kolbenteile sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Zum Beispiel der Kolben eines Dieselmotors.

Kolbenfertigung

Typische OEM-Kolben werden aus einer eutektischen Präzisionsgusslegierung hergestellt und sind mit einem hohen Siliziumdioxidgehalt formuliert. Diese Kolben sind viel stärker und stabiler als herkömmliche Gusskolben und können bis etwa 400 PS eingesetzt werden.

Schmiedekolben haben eine komplexere Fertigungstechnologie, aber sie haben auch die besten Eigenschaften... Im ersten Schritt wird ein Stück heiße Aluminiumlegierung geschmiedet und anschließend in Form gebracht. Der Knüppel des Kolbens geht an die CNC-Maschine, wonach ein hochpräzises Teil erhalten wird. Geschmiedete Kolben sind vor allem aufgrund des großen Abfalls und der CNC-Bearbeitung teurer.

Diese Dummys zeigen die Dicke des Kolbenmetalls für die Turbobefüllung (links) und für die Lachgaseinspritzung (rechts).

Beim Bau eines Motors, der für hohe Verdichtungsverhältnisse oder unter Druck ausgelegt ist, werden geschmiedete Kolben verwendet, die hohen Temperaturen und Drücken besser standhalten.

Vertikale Gasöffnungen

Diese kleinen vertikalen Löcher im Boden des Kolbens um den Umfang herum ermöglichen es dem Verbrennungsdruck, am ersten Kompressionsring vorbeizudringen. Dies erhöht die Dichtheit des Brennraums, erhöht aber auch den Verschleiß des Rings (Druck drückt den Ring stark gegen die Zylinderwände). Im Betrieb wird der erste Kompressionsring zusätzlich zum Arbeitshub mit Normaldruck beaufschlagt, wie in konventioneller Kolben und dementsprechend eine geringere Reibungskraft, tatsächlich besteht in diesen Betriebsarten keine Notwendigkeit, den Ring stark an den Zylinder zu drücken.

Solche Kolbenschemata werden oft im Drag Racing verwendet.

Die vertikalen Löcher ermöglichen aufgrund des Hubdrucks, dass der obere Kompressionsring für eine bessere Abdichtung gegen den Zylinder gedrückt wird.

Seitliche Gaslöcher in den Nuten der Ringe

Diese sehr flachen Vertiefungen sind im oberen Teil der oberen Kolbenringnut um den gesamten Umfang des Kolbens herum angebracht, wodurch das Gas den Ring gegen die untere Ebene der Kolbenringnut drücken und dadurch die Dichtheit erhöhen kann.

Dieser Typ wird häufig im Rundstreckenrennen verwendet.

Flache Nuten vom oberen Ring bis zum Rand des Kolbenbodens - obere Zone.

Grobe Rillen, die teilweise eine kaum sichtbare Hitzezone bilden.

Einige Kolben haben eine Reihe schmaler Nuten um den Kolben herum zwischen dem ersten Kompressionsring und der Kolbenunterkante. Diese Vertiefungen dienen dazu, die Kontaktfläche mit dem Zylinder zu verringern, wenn sich der Kolben oben befindet oder unten tot Punkt. Außerdem dienen diese Rillen dazu, die Flamme bei der Annäherung an den Ring zu löschen.

Ausgleichsnut

Zwischen den Kompressionsringen ist am Steg eine Dehnungsnut angebracht. Diese Aussparung schafft zusätzliches Volumen für die durch den ersten Ring entweichenden Gase, wodurch der Druck zwischen den Ringen verringert wird und dies sorgt für weniger Vibrationen des ersten Rings, er wird besser am Boden seiner Nut gehalten, während die Dichtheit der Brennkammer erhalten bleibt.

Schauen Sie sich auch die folgenden Materialien an Design-Merkmale

1. Listen Sie die Elemente des Kolbens auf und erklären Sie ihren Zweck, erklären Sie die Arbeitsbedingungen des Kolbens.

Bei der Gestaltung des Kolbens ist es üblich, folgende Elemente zu unterscheiden:

Kopf 1 und Rock 2. Der Kopf umfasst den Boden 3, Feuer (Hitze) 4 und

5 Bänder versiegeln. Das Kolbenhemd besteht aus Naben und einem Führungsteil.

Die komplexe Konfiguration des Kolbens, die sich in Größe und Richtung schnell ändert, Wärmeströme, die auf seine Elemente einwirken, führen zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung über sein Volumen und als Folge zu erheblichen zeitlich veränderlichen lokalen thermischen Spannungen und Verformungen

Die Wärme, die dem Kolben über seinen Kopf zugeführt wird, der mit der Arbeitsflüssigkeit im Motorzylinder in Kontakt steht, wird über seine einzelnen Elemente in folgendem Verhältnis an das Kühlsystem abgeführt,%: an die gekühlte Zylinderwand durch Kompressionsringe - 60 ... 70, durch das Kolbenhemd - 20 ... 30, in das Schmiersystem durch die Innenfläche des Kolbenbodens - 5 ... 10. Der Kolben nimmt auch einen Teil der Wärme auf, die durch die Reibung zwischen dem Zylinder und der Kolbengruppe erzeugt wird.

Die wichtigsten Strukturelemente des Kolbens

Erste Kompressionsringnut

Zweite Kompressionsringnut

Inter-Ring-Jumper

Nut unter Ölabstreifring

Probe zum Ablassen von Öl

"Kühlschrank"

Kolbenrock

Fingerloch Boss

Probenahme auslagern

Sicherungsringnut

Fingerloch

Kolbenrock

Kolbenkopf

Nirezist-Einsatz

Ölgekühlter Hohlraum

Die Brennkammer

Kegelverdränger

Kolbenboden

Der Kolben ist einer der wichtigsten Teile eines Verbrennungsmotors. Es überträgt die Verbrennungsenergie über den Bolzen und das Pleuel auf die Kurbelwelle. Zusammen mit den Ringen dichtet es den Zylinder gegen das Eindringen von Verbrennungsprodukten in das Kurbelgehäuse ab. Im Betrieb ist der Kolben hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt.

Der maximale Druck im Zylinder, der bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entsteht, kann beim Ottomotor 65-80 bar und beim Dieselmotor 80-160 bar erreichen. Dies entspricht einer Kraft von mehreren Tonnen auf den Kolben eines Pkw-Motors und mehreren zehn Tonnen auf den Kolben eines schweren Dieselmotors.

Während des Betriebs bewegt sich der Kolben hin und her, beschleunigt periodisch auf eine Geschwindigkeit von mehr als 100 km / h und verzögert dann auf Null. Dieser Zyklus tritt bei der doppelten Kurbelwellendrehzahl auf, d.h. bei 6000 U/min erfolgt der Beschleunigungs-Verzögerungs-Zyklus mit einer Frequenz von 200 Hz.

Der maximale Wert der Beschleunigungen, die auf den oberen und unteren Totpunkt fallen, kann 15000-20000 m / s 2 erreichen, was einer Überlastung von 1500-2000 g entspricht. Beim Start einer Rakete ins All erlebt ein Astronaut 150-mal weniger kurzfristige Überlastungen. Aus der Wirkung von Beschleunigungen entstehen Trägheitskräfte in einer Größenordnung, die denen entspricht, die bei der Verbrennung durch Druck wirken.

Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erfolgt bei einer Temperatur von 1800-2600 ° C. Diese Temperatur liegt deutlich über der Schmelztemperatur der Kolbenlegierung auf Aluminiumbasis (~700 °C). Um nicht zu schmelzen, muss der Kolben effektiv gekühlt werden, indem Wärme aus dem Brennraum durch die Ringe, den Schaft, die Zylinderwände, den Stift und die Innenfläche des Kühlmittels und des Öls übertragen wird. Wenn der Kolben erhitzt wird, nimmt die Endfestigkeit des Materials ab, thermische Spannungen entstehen durch Temperaturabfälle entlang seines Körpers, die den Spannungen aus Gasdruck- und Trägheitskräften überlagert werden. Somit können die Betriebsbedingungen des Kolbens als sehr schwierig definiert werden.

Damit ein Kolben diesen Einflüssen standhält, muss er leicht, stark, verschleißfest und gut wärmeleitend sein. Alles die aufgeführten Bedingungen muss bei der Gestaltung berücksichtigt werden. Die Formgebung der Innenflächen und Strukturelemente des Kolbens muss aufgrund der rationellen Materialverteilung und -verwendung die angegebene Festigkeit und Leistung gewährleisten.

Besonderes Augenmerk wird auf die Form der Außenfläche gelegt. Das Außenprofil der Kolbenmantelfläche wird unter Berücksichtigung von Verformungen durch mechanische Belastungen (Gasdruck und Trägheitskräfte) geformt und Hitzeeinwirkung aus der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, so dass es unter keinen Umständen zu einem Stau im Zylinder, einem Durchbruch von heißen Gasen in das Kurbelgehäuse und einem Ausbrennen des Brennraums kommt.

Die Temperatur des Kolbens im Bereich der Brennkammer (unten) ist höher als am Schaft, die Temperaturausdehnung des Kopfes ist größer als die des Schafts, daher ist der Kolben im kalten Zustand tonnen- geformt, mit einer Abnahme des Durchmessers vom Rock zum Kopf.

Gasdruck, Trägheitskräfte und Querkräfte verformen den Kolben, so dass der Schaft oval wird. Um diese Verformung zu kompensieren, wird der Kolben zunächst mit einer "Gegenellipse" ausgeführt, deren Hauptachse senkrecht zur Achse des Stiftlochs steht.

Das Spiel zwischen Kolben und Zylinder sollte auf einem Minimum gehalten werden, um Geräusche zu vermeiden, insbesondere bei kaltem Motor. Sie müssen jedoch ausreichend sein, um ein Festfressen bei warmem Motor zu verhindern.

Die tonnenförmige und ovale Form der Außenfläche sorgt neben dem Ausgleich der entsprechenden Verformungen durch Kraft und Wärme für die Bildung eines Ölfilms zwischen Kolben und Zylinder (hydrodynamische Schmierung)

Konstruktionsmerkmale des Kolbens

Die Details des Kolbendesigns werden ein tieferes Verständnis der Komplexität der Herausforderungen für die Hersteller vermitteln.

Der Kolbenboden ist der obere Teil des Kolbens, der den Boden und den Bereich der Kolbenringnuten umfasst. Der Kolbenboden bildet zusammen mit dem Zylinderkopf den Brennraum. Die Brennkammer kann auch im Kopf ausgeführt werden. Auf den Boden wirken Gasdruck und Wärme aus der Kraftstoffverbrennung. Der Kolbenboden muss:

Auf gute Gemischbildung und vollständige Verbrennung des Kraftstoffs achten;

Behalten Sie die Festigkeit bei hohen Temperaturen bei;

Sorgen Sie für Wärmeabfuhr von der Unterseite;

Kraftübertragung auf Kolbenbolzen und Pleuel durch die Naben;

Stellen Sie das angegebene Hilfsmittel für den Verschleiß der Nuten für die Kolbenringe bereit.

V Dieselmotoren Bei der Direkteinspritzung befindet sich der Brennraum meist im Kolben und hat großen Einfluss auf die Prozesse der Gemischbildung und Verbrennung.

Bei Dieselmotoren mit Vorkammereinspritzung und Ottomotoren ist der Kolbenboden flach oder weist kleine Spalte auf.

Kolbenböden aus Aluminium können eloxiert werden (aufgebrachte Oxidschutzbeschichtung). Bei Dieselmotoren kann der Brennraum beim Spritzgießen mit Sinterfaserverstärkung verstärkt werden.

Die Kolbenringnuten befinden sich seitlich am Kolbenboden. Normalerweise gibt es drei davon: zwei für die Kompression und einer für Ölabstreifringe. Die Kolbenringe bilden eine Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand und verhindern, dass heiße Gase in das Kurbelgehäuse und Öl in den Brennraum gelangen.

Die Brücken zwischen den Nuten (insbesondere zwischen erster und zweiter bei Kompressionsringen) sind hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt - 50-60% der Wärme werden über die Kompressionsringe in den Zylinder abgeleitet.

Ungleichmäßige Erwärmung und Wärmeausdehnung des Kopfes können dazu führen, dass die Rillen verzogen werden. Dies wirkt sich negativ auf den Ölverbrauch aus und verursacht Verschleiß an der Zylinderwand und der Nut selbst. Um dieses Phänomen zu eliminieren, werden die Ringnuten in einem leichten Winkel ausgeführt, so dass die Außenkanten höher sind als die Innenkanten. Dies verhindert das Auftreten einer unerwünschten Abwärtsneigung des Nutquerschnitts unter Betriebsbedingungen.

Besonders anspruchsvoll sind die oberen Verdichtungsringnuten, insbesondere bei Dieselmotoren mit hochgradig Kompression. Zum Härten werden diese Nuten oft mit speziellen Einsätzen aus Ni-Resist (nickellegiertem Gusseisen) verstärkt oder die Nutzone wird durch Plasma-Umschmelzen unter Zugabe von Legierungsbestandteilen gehärtet. Diese Maßnahmen erhöhen die Lebensdauer und reduzieren die Geräuschentwicklung des Dieselmotors.

Die gängigsten Typen von parallelseitigen Einsätzen und konischen Einsätzen sind erhältlich. Es gibt Ni-Resist-Einsätze mit einer einzigen Nut oder bei einigen Hochleistungsdieselmotoren mit zwei Kompressionsringnuten. Manchmal wird ein Edelstahlstreifen an der unteren Endfläche der Nut des ersten Kompressionsrings angebracht, um die gleiche Funktion wie der Ni-Resist-Einsatz zu erfüllen.

Durch den Kolbenbolzen werden im Betrieb erhebliche veränderliche Kräfte und Wärmeströme übertragen. Daher müssen die Oberflächen der Stiftlöcher im Kolben mit hoher Präzision bearbeitet werden, während die Oberflächenrauheit 0,1 µm erreichen kann. Um Spannungen an den Kanten der Naben und im Stift zu reduzieren, wird manchmal eine Verjüngung mit einem kleinen Winkel (weniger als 1 Grad) von der Innenseite der Löcher aus vorgenommen.

Eine wichtige Konstruktionstechnik zur Reduzierung der Geräusche, die beim Verschieben des Kolbens nahe dem oberen Totpunkt entstehen, ist die Verschiebung des Bolzenlochs von der Kolbenachse in Richtung der Seite des Kolbenschafts, die die Seitenkraft während des Arbeitshubs aufnimmt . In diesem Fall muss am Kolben eine Markierung angebracht werden für richtige Installation in den Motor.

Glasur

Um die Leistung von Kolben in einem Motor zu verbessern, wird ihre Oberfläche oft verschiedenen Arten von Behandlungen unterzogen, insbesondere werden Beschichtungen darauf aufgebracht. Diese Beschichtungen haben zwei Hauptfunktionen:

Verbesserter Kolbeneinlauf. Normalerweise werden sie auf die Schürze aufgebracht und verschleißen nach einer gewissen Zeit während der Einlaufphase des Motors;

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Kolbenoberfläche (Härte, Verschleißfestigkeit). Einige Beschichtungen verbleiben lebenslang auf dem Kolben, verhindern Erosion, Rissbildung und verbessern die Gleiteigenschaften.

Diesel-Kolbenköpfe werden manchmal eloxiert (mit Aluminiumoxid beschichtet), um die Temperatur des Grundmaterials und die Gefahr von Kopfrissen durch hohe thermische Belastungen im Betrieb zu reduzieren.

2. Das Gerät und das Funktionsprinzip der Einspritzpumpe vom Verteilertyp.

Diese Pumpe wird für 3-, 4-, 5- und 6-Zylinder-Dieselmotoren von Pkw, Traktoren und Lkw mit einer Leistung von bis zu 20 kW pro Zylinder verwendet. Verteilerpumpen für Motoren mit Direkteinspritzung liefern Drücke bis 700 bar bei Drehzahlen bis 2400 min-1.

Kraftstoffansaugpumpe
Diese Flügelzellenpumpe dient der Förderung von Kraftstoff aus dem Tank und erzeugt zusammen mit einem Druckregelventil einen direkt proportional zur Drehzahl ansteigenden Druck. Kurbelwelle Motor.

Hochdruckpumpe
Die Verteilerpumpe enthält nur einen Kolben-/Buchsensatz zur Versorgung aller Kolbenzylinder. Deshalb heißt das System ...

Unsere erste Aufgabe besteht also darin, zu verstehen, was ist Motor. Das Ergebnis des Motorbetriebs ist das Vorhandensein von Drehmoment auf seinem Kurbelwelle.

Der Motor besteht aus zwei Mechanismen:

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

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

In diesem Teil werden wir diejenigen Motorteile analysieren, die sich auf das KShM beziehen. Vorausschauend werde ich die gesamte Liste der Teile vorlesen, aus denen sich zusammensetzt KShM.

So, Kurbelmechanismus besteht aus:

• Schwungrad
• Kolben mit Ringen und Stiften
• Zylinderblock mit Kurbelgehäuse
• Zylinderköpfe,
• Motorölwanne

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

1. Kurbelwelle (Kurbelwelle)

Die Kurbelwelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Die Kurbelwelle des Schwungradmotors besteht aus:
1 - Kurbelwelle des Motors; 2 - ein Schwungrad mit einem Zahnkranz;
3 - Pleuelhals; 4 - Wurzelhals (Stütze); 5 - Gegengewicht

Schwungrad Ist eine massive Metallscheibe, die an der Kurbelwelle des Motors befestigt ist. das Schwungrad versucht immer, den Zustand beizubehalten, aus dem es herausgenommen wurde. Es dauert lange, bis es in Schwung kommt und die Sprünge dadurch geglättet werden. Es verlangsamt auch für eine lange Zeit. Kurz gesagt, schafft es aufgrund seiner Trägheit sanfte Übergänge von einer Geschwindigkeit zur anderen. Außerdem spielt seine Trägheit die Rolle eines Energiespeichers. Wenn Sie das Schwungrad gedreht und etwas Arbeit aufgewendet haben, kann es die gleiche Arbeit bis zum Stillstand verrichten. Grob gesagt ist dies eine Art Stabilisator, der den Motor vor Stößen und Stößen schützt.

Jetzt passen wir auf Pleuellagerzapfen... Es hat einen solchen Namen, weil daran ist eine Pleuelstange befestigt.

2. Pleuelstange

Pleuelstange- ein bewegliches Teil des Motorkurbelgetriebes, das den Kolben und die Kurbelwelle verbindet und die Kraft vom Kolben auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (ICE) überträgt, wodurch die Translationsbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird.

Kurbelwelle und Teile Pleuel-Kolben-Gruppe in der Abbildung unten gezeigt:

1 - Kurbelwelle; 2 - Pleuellagerschale; 3 - die Schraube des Deckels der Pleuelstange; 4 - Kolbenbolzen; 5 - Haltering; 6 - Pleuelkopfbuchse; 7 - Pleuelstange; 8 - Pleuelstangenabdeckung; 9 - die Mutter der Pleuelstangenabdeckung

Dann wird eine Pleuelstange an der Kurbelwelle befestigt. Und die Pleuelstange wiederum ist mit dem Kolben verbunden.

3. Kolben (Kolben)

Kolben - ein Teil des Motorkurbelmechanismus, der den Druck des im Zylinder brennenden Arbeitsgemisches direkt wahrnimmt

Der Kolben ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Der Zylinderkopf enthält Brennkammern, Einlass- und Auslasskanäle, mit Gewinde versehene Zündkerzenlöcher und Kühlmittelkanäle. Die Ventilsitze und Führungen aus speziellem hitzebeständigem Gusseisen werden in den vorgewärmten Kopf abgekühlt, so dass nach dem Temperaturausgleich eine hohe Spannung in der Verbindung gewährleistet ist.

Also haben wir gelernt, wie der Teil des Herzens des Autos heißt Kurbelmechanismus... Heute wissen wir, dass der Motor aus einem Kurbelgehäuse besteht, in dem eine Kurbelwelle mit Schwungrad untergebracht ist. Pleuel sind an der Kurbelwelle befestigt und Kolben sind an den Pleueln befestigt. Die Kolben wiederum laufen in den Zylinderlaufbuchsen. Diese gesamte Struktur wird vom Zylinderkopf bedeckt. Letzteres dient als Auftakt für eine Geschichte über die andere Seite des Motors – den Gasverteilungsmechanismus. Ich werde in der nächsten Nachricht über ihn schreiben.

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In der Zylinder-Kolben-Gruppe (ZPG) findet einer der Hauptprozesse statt, durch den der Verbrennungsmotor funktioniert: die Freisetzung von Energie durch Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, die anschließend in mechanische Aktion- Drehung der Kurbelwelle. Die wichtigste Arbeitskomponente des CPG ist der Kolben. Dank ihm werden die für die Verbrennung des Gemischs erforderlichen Bedingungen geschaffen. Der Kolben ist das erste Bauteil, das an der Umwandlung der aufgenommenen Energie beteiligt ist.

Der Kolben des Motors ist zylindrisch. Es befindet sich in der Zylinderlaufbuchse des Motors, es ist ein bewegliches Element - während des Betriebs bewegt es sich hin und her, wodurch der Kolben zwei Funktionen erfüllt.

1. Bei Translationsbewegung der Kolben verkleinert das Brennraumvolumen durch Verdichtung Kraftstoffgemisch, die für den Verbrennungsprozess notwendig ist (in Dieselmotoren Zündung des Gemisches durch seine starke Kompression).
2. Nach der Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Brennraum steigt der Druck stark an. In dem Bemühen, das Volumen zu erhöhen, drückt es den Kolben zurück, und es verpflichtet sich Rückbewegungüber die Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen.

ENTWURF

Das Gerät des Teils umfasst drei Komponenten:

1. Unterseite.
2. Dichtungsteil.
3. Rock.

Diese Komponenten sind sowohl als einteilige Kolben (die gängigste Option) als auch in Einzelteilen erhältlich.

UNTERSEITE

Unten - Haupt Arbeitsfläche, da die Wände der Auskleidung und der Kopf des Blocks eine Brennkammer bilden, in der das Kraftstoffgemisch verbrannt wird.

Der Hauptparameter des Bodens ist die Form, die vom Typ des Verbrennungsmotors (ICE) und seinen Konstruktionsmerkmalen abhängt.

V Zweitaktmotoren Kolben werden mit einem kugelförmigen Boden verwendet - Bodenvorsprung, dies erhöht die Effizienz beim Befüllen des Brennraums mit einem Gemisch und beim Entfernen von Abgasen.

Im Viertakt Benzinmotoren der Boden ist flach oder konkav. Zusätzlich sind an der Oberfläche technische Aussparungen angebracht - Aussparungen für Ventilteller (eliminieren die Wahrscheinlichkeit einer Kolbenkollision mit dem Ventil), Aussparungen zur Verbesserung der Gemischbildung.

Bei Dieselmotoren sind die Vertiefungen im Boden am stärksten und haben andere Form... Diese Aussparungen werden als Kolbenbrennkammer bezeichnet und sollen zur besseren Vermischung Turbulenzen im Luft- und Kraftstoffstrom in den Zylinder erzeugen.

Das Dichtteil ist für den Einbau von Spezialringen (Kompressions- und Ölabstreifer) ausgelegt, deren Aufgabe es ist, den Spalt zwischen Kolben und Laufbuchsenwand zu beseitigen und das Eindringen von Arbeitsgasen in den Nebenkolbenraum und Schmierstoffen in die Verbrennung zu verhindern Kammer (diese Faktoren reduzieren Motorwirkungsgrad). Dies gewährleistet die Wärmeübertragung vom Kolben zur Laufbuchse.

DICHTUNGSTEIL

Der Dichtungsteil enthält Nuten in der zylindrischen Oberfläche des Kolbens - Nuten, die sich hinter dem Boden befinden, und Brücken zwischen den Nuten. Bei Zweitaktmotoren werden zusätzlich spezielle Einsätze in die Nuten eingelegt, in die die Ringschlösser einrasten. Diese Einsätze sind erforderlich, um zu verhindern, dass sich die Ringe drehen und ihre Verriegelungen in die Einlass- und Auslassöffnungen gelangen, wodurch sie brechen können.


Der Jumper von der Unterkante zum ersten Ring wird als Kopfland bezeichnet. Dieser Riemen hat die größte Temperaturwirkung, daher wird seine Höhe nach den im Brennraum herrschenden Betriebsbedingungen und dem Material des Kolbens gewählt.

Die Anzahl der Rillen am Dichtungsteil entspricht der Anzahl Kolbenringe(und sie können 2 - 6 verwendet werden). Die gebräuchlichste Ausführung ist mit drei Ringen – zwei Kompressionsringen und einem Ölabstreifer.

In die Nut für den Ölabstreifring sind Bohrungen für den Ölablass eingebracht, der durch den Ring aus der Laufbuchsenwand entfernt wird.

Das Dichtteil bildet zusammen mit dem Boden den Kolbenboden.

ROCK

Der Schaft dient als Führung für den Kolben, verhindert, dass er seine Position relativ zum Zylinder ändert und ermöglicht nur eine Hin- und Herbewegung des Teils. Dank dieses Bauteils erfolgt eine bewegliche Verbindung des Kolbens mit der Pleuelstange.

Für den Anschluss sind im Schaft Löcher zum Einbau des Kolbenbolzens angebracht. Um die Festigkeit an der Kontaktstelle des Fingers zu erhöhen, werden auf der Innenseite des Rocks spezielle massive Perlen, sogenannte Bosse, angebracht.

Um den Kolbenbolzen im Kolben zu fixieren, sind in den Befestigungslöchern dafür Nuten für Sicherungsringe vorgesehen.

KOLBENTYPEN

In Verbrennungsmotoren werden zwei Arten von Kolben verwendet, die sich in unterscheiden konstruktive Anordnung- integral und zusammengesetzt.

Massivteile werden durch Gießen hergestellt, gefolgt von Bearbeitung... Beim Gießen wird aus Metall ein Rohling hergestellt, dem die allgemeine Form des Teils gegeben wird. Darüber hinaus werden auf Metallbearbeitungsmaschinen im resultierenden Werkstück die Arbeitsflächen bearbeitet, Nuten für Ringe geschnitten, technologische Löcher und Nuten hergestellt.

V Bestandteile Kopf und Schürze werden getrennt und während des Einbaus am Motor zu einer einzigen Struktur zusammengebaut. Außerdem erfolgt die Montage in einem Stück, wenn der Kolben mit der Pleuelstange verbunden ist. Dafür gibt es neben den Bohrungen für den Kolbenbolzen im Schaft spezielle Nasen am Kopf.

Würde Verbundkolben- die Fähigkeit, Herstellungsmaterialien zu kombinieren, was zunimmt Leistung Einzelheiten.

HERSTELLUNGSMATERIALIEN

Als Werkstoff für die Herstellung von Vollkolben werden Aluminiumlegierungen verwendet. Teile aus solchen Legierungen zeichnen sich durch geringes Gewicht und gute Wärmeleitfähigkeit aus. Gleichzeitig ist Aluminium jedoch kein hochfestes und hitzebeständiges Material, was die Verwendung von daraus hergestellten Kolben einschränkt.

Gusskolben werden ebenfalls aus Gusseisen hergestellt. Dieses Material ist langlebig und beständig gegen hohe Temperaturen. Ihr Nachteil ist ihre erhebliche Masse und schlechte Wärmeleitfähigkeit, die im Motorbetrieb zu einer starken Erwärmung der Kolben führt. Aus diesem Grund werden sie bei Ottomotoren nicht verwendet, da hohe Temperaturen eine Glühzündung verursachen ( Luft-Kraftstoff-Gemisch entzündet sich durch Kontakt mit heißen Oberflächen, nicht durch eine Zündkerze).

Die Konstruktion der Verbundkolben ermöglicht die Kombination der angegebenen Werkstoffe untereinander. Bei solchen Elementen besteht die Schürze aus Aluminiumlegierungen, die eine gute Wärmeleitfähigkeit bieten, und der Kopf besteht aus hitzebeständigem Stahl oder Gusseisen.

Aber auch die Elemente zusammengesetzter Typ Es gibt Nachteile, darunter:

• die Fähigkeit, nur in Dieselmotoren zu verwenden;
• mehr Gewicht im Vergleich zu Aluminiumguss;
• die Notwendigkeit, Kolbenringe aus hitzebeständigen Materialien zu verwenden;
• höherer Preis;

Aufgrund dieser Merkmale ist der Einsatzbereich von Verbundkolben begrenzt, sie werden nur bei Großdieselmotoren eingesetzt.

VIDEO: KOLBEN. FUNKTIONSPRINZIP DES MOTORKOLBENS. GERÄT