Pistonul motorului este folosit pentru conversie reactie chimica combustibil in munca mecanica arbore cotit... Funcționează în condiții de temperatură și presiune ridicată, prin urmare este fabricat din materiale deosebit de durabile, care pot rezista mult timp la astfel de efecte agresive fără a le modifica caracteristicile.
Cum funcționează pistonul
În exterior, pistonul este un cilindru format din elemente precum:
Curea de etanșare;
urechi;
Inserție termostatică din oțel.
Partea de jos
Această parte a pistonului preia sarcina termică principală și, prin urmare, are o grosime destul de mare. Cu cât fundul este mai gros, cu atât temperatura sa de încălzire este mai mică, dar cu atât masa pistonului în sine este mai mare. De obicei grosimea fundului este de aproximativ 7-9 mm, pentru motoarele supraalimentate 11 mm, diesel 10-16 mm. Deși, de exemplu, pe Modele Honda grosimea coroanei pistonului este de 5,5-6 mm.
Pe unele tipuri de pistoane, fundul și prima canelură pentru inelul de compresie, pentru rezistență la uzură, sunt acoperite cu un strat de fontă și se folosește și anodizarea dură - transformarea unui strat subțire de aluminiu în ceramică (0,008-). 0,012 mm). Acoperirea întărește coroana pistonului, reducând riscul de supraîncălzire și ardere.
Curea de etanșare
Partea pistonului unde sunt realizate canelurile pentru segmentele pistonului.
urechi
Servește la instalarea bolțului pistonului în piston. Pe un număr de pistoane, bofurile pot avea nervuri rezultate din detașarea lor către mijlocul pistonului, așa-numitele „răcitoare”, pentru a distribui uniform fluxul de căldură. Pistoanele cu „frigidere” au rezistență și rigiditate crescute, ceea ce este important pentru înaltă motoare cu turație mai ales supraalimentat.
Fusta
Partea de ghidare a pistonului, care servește la egalizarea forțelor laterale la deplasarea pistonului în partea superioară și fund mort punct. La pistoanele moderne, fusta are o ușoară conicitate spre partea de jos, ca și cureaua de etanșare, astfel de pistoane sunt în formă de butoi.
Inserție termostatică
Este situat în interiorul mantalei și, atunci când este încălzit, acționează ca un bimetal asupra diferenței de coeficienți de dilatare a oțelului și aluminiului și previne o dilatare mare a mantalei pistonului.
Material piston
Pistoanele tuturor motoarelor moderne de mașini în serie sunt fabricate din aliaj de aluminiu. Anterior, pe motoare erau instalate pistoane din fontă (fontă gri și ductilă), care ulterior au fost înlocuite cu pistoane dintr-un aliaj aluminiu-siliciu, a căror pondere era de aproximativ 12% -13%. Pistoanele au fost turnate într-o formă specială - o matriță de răcire.
Prezența siliciului în aliaj a făcut posibilă reducerea uzurii pistoanelor, precum și reducerea expansiunii liniare, ceea ce a făcut posibilă reducerea jocului termic al pistonului în cilindru.
Pe măsură ce accelerația motorului a crescut, cerințele pentru fiabilitatea pistoanelor au crescut semnificativ, iar proporția de siliciu din aliajul de aluminiu a crescut și a crescut la 18% și mai mult, acest lucru a devenit deosebit de important pentru motoarele diesel și motoarele supraalimentate. Astfel de pistoane sunt realizate prin ștanțare.
Pentru a reduce timpul de șlefuire până la cilindru, corpul pistonului este cositorit din metale cu punct de topire scăzut, cum ar fi staniu, plumb sau aliaj de staniu-plumb (grosime 0,005–0,002 mm).
Recent au aparut si pistoanele din oteluri termorezistente, la nivel de dezvoltare si aplicare parțială... Pistoanele din oțel au o greutate mai mică, în timp ce rezistența structurii în sine. Mai puțină greutate se obține mai mult grosime subțire fusta și înălțimea inferioară de la jos până la axa degetului.
Datorită înălțimii mai mici a pistonului la înălțimea obișnuită a blocului, devine posibilă instalarea bielelor extinse, ceea ce reduce sarcinile laterale în perechea de frecare piston-biele.
Cu toate acestea, astfel de pistoane au mai multe dezavantaje. Acesta este un cost de procesare mai scump și o uzură crescută a alezajului cilindrului.
Principiul de funcționare
Când amestecul clipește în camera de ardere, apare o temperatură ridicată de ordinul 1800-2000 de grade, energia eliberată în timpul acesteia creează presiune mare pe capul pistonului, făcându-l să se miște în jos pe corpul cilindrului.
Pistonul prin biela, într-o mișcare alternativă, transferă forța către pivotul arborelui cotit, forțând pe acesta din urmă să se rotească.
Defecțiuni ale pistonului
Topirea sau arderea fundului;
Fisuri despărțitoare între caneluri;
Uzura canelurii (distanta mare intre canelura si inel);
Fisuri sau deformare în corpul pistonului;
Resursă
Acest indicator depinde de diverși factori și poate fi 200-250-300 mii km pentru motoare casniceși 500-600 de mii de kilometri sau mai mult pentru mașinile străine.
Deci, fără schimbarea în timp util a uleiului, filtrul face ca inelele să se lipească în canelurile pistonului, deteriorând brusc răcirea acestuia, ca urmare a supraîncălzirii pistonului și a apariției crizelor pe corpul acestuia.
Durata de viață a pistonului este redusă de astfel de defecte, cum ar fi dezvoltarea unui orificiu în orificiul pentru știftul bielei, precum și uzura atunci când înălțimea lor scade și încep să rupă canelurile pistonului.
Cel mai adesea, problemele cu pistonul sunt cauzate de motor, din cauza defectării termostatului, pompei sau depresurizării sistemului de răcire, precum și în cazul unei defecțiuni a ventilatorului de răcire a radiatorului, a radiatorului în sine sau a senzorului acestuia.
Cum să prelungești durata de viață a pistoanelor
Pentru ca pistonul să-și atingă resursa, se recomandă să se folosească numai uleiul prescris de producător, să-l înlocuiască strict conform reglementărilor. Dacă este posibil, nu atingeți kilometrajul prescris de unu două mii și schimbați uleiul. Utilizați combustibilul recomandat de producător. motor înainte de a conduce, în special în timp de iarna... Monitorizați modul motor pentru a preveni supraîncălzirea.
Când ne urcăm la volanul unei mașini, întoarcem cheia în contact și apăsăm pedala de accelerație, sub capotă încep să aibă loc multe mecanisme foarte complexe, care produc mișcare. Toate aceste mecanisme nu ne interesează deloc, principalul lucru este ca mașina să se miște. Dar când apare o defecțiune, începem să ne înțelegem care este motivul și trebuie să stăpânim întregul informatie necesara despre structura și funcționarea fiecărei părți individuale. Dar pentru a nu pierde timpul cu asta, atunci când nu aveți acest timp, înainte de a vă urca la volan, ar trebui să înțelegeți bine caracteristicile pieselor auto.
În special, astăzi vom vorbi cu tine despre piston. La urma urmei, acest detaliu este esențial în procesul de transformare a energiei combustibilului în energie termică și mecanică. Să ne dăm seama împreună cu tine ce este un piston, scopul său, principalele cerințe pentru el și caracteristicile sale de design.
1. Pistonul motorului și principalele sale caracteristici
Cu siguranță sperăm că șoferii experimentați nu durează mult pentru a explica ce este un piston de motor. Cu toate acestea, dacă există „începători” printre cititorii noștri, atunci le vom explica în special pentru aceștia că un piston este o parte a unui automobil care transformă modificările presiunii gazului, vaporilor și lichidului din interiorul motorului în forță mecanică. Pistonul are forma unui cilindru, în interiorul căruia se efectuează constant mișcări alternative, datorită cărora se generează forță mecanică.
Datoria acestui detaliu este foarte responsabilă și eficacitatea lui depinde de cât de bine îi face față. De fapt, este cea mai dificilă parte a unei mașini, este destul de dificil pentru o minte neantrenată să înțeleagă caracteristicile și proprietățile contradictorii ale cărei. Puțini oameni știu, dar practic niciunul preocupare auto nelogodit autoproducție pistoane pentru mașinile lor și le comandă special pentru motoarele lor. Complica situatia pentru șoferii obișnuiți iar faptul că astăzi există un număr mare de forme diferiteși dimensiunile pistonului. Prin urmare, întreținerea și repararea acestei piese pot fi întotdeauna efectuate în moduri diferite.
Care sunt cerințele pentru un piston de încredere?
1. Mișcându-se în interiorul cilindrului, pistonul motorului este cel care asigură expansiunea gazelor comprimate, care sunt un produs al arderii combustibilului. Datorită acestui fapt, gazele pot efectua lucrări mecanice - pentru a activa toate celelalte mecanisme ale mașinii. În consecință, principala cerință pentru pistoane este capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate la care au loc toate aceste procese, presiune ridicata gaze și etanșați bine alezajul cilindrului (altfel nu va putea influența presiunea gazului).
2. Pistonul nu este un singur dispozitiv, funcționează împreună cu cilindrul și segmentele pistonului. Împreună, aceste piese formează un lagăr liniar. În acest sens, rulmentul trebuie să îndeplinească în mod necesar toate cerințele și caracteristicile perechii de frecare. Dacă toate cerințele sunt luate în considerare cu cea mai mare precizie, atunci acest lucru va ajuta nu numai la reducerea la minimum a pierderilor mecanice în timpul arderii combustibilului, ci și la uzura tuturor pieselor.
3.
Pistonul se află în mod constant sub sarcini grele, dintre care cele mai puternice sunt sarcinile din camera de ardere a combustibilului, iar reacțiile din proiectarea acestuia trebuie să țină seama în mod necesar de toți acești factori și să reziste la un stres mecanic atât de puternic.
4. În ciuda faptului că pistonul în timpul funcționării se mișcă destul de de mare viteză, nu ar trebui să încarce puternic mecanismul manivelei mașinii cu forțe de inerție, altfel poate duce la deteriorare.
2. Scopul pistoanelor sau sarcinile lor funcționale
Am menționat deja de mai multe ori că pistonul are performanțe foarte bune rol importantîn toată munca unui motor de automobile. Deci, scopul principal al pistoanelor este:
- preia presiunea gazelor din camera de ardere si transfera aceste presiuni la motor sub forma unei forte mecanice;
Sigilați cavitatea cilindrului motorului de deasupra pistonului. Astfel, protejează întregul mecanism auto de la pătrunderea gazelor în crater și de la pătrunderea uleiului lubrifiant.
În plus, a doua funcție este mai importantă, deoarece datorită acesteia se asigură pistonul conditii normale pentru munca. Chiar despre care stare tehnica motorul este amplasat, experții trag o concluzie numai după examinarea grupului de piston și verificarea capacității sale de etanșare. La urma urmei, dacă consumul de ulei depășește 3% din consumul de combustibil (și acest lucru se întâmplă din cauza deșeurilor sale atunci când intră în camera de ardere), atunci toate motorul mașinii este necesar să trimiteți urgent pentru reparații, altfel poate fi scos din funcțiune cu totul. Puteți înțelege că ceva nu este în regulă cu motorul dvs. din cauza fumului gazelor de eșapament. Dar acest lucru este cel mai bine evitat.
Probabil, citind despre faptul că pistonul și elementele sale funcționează în condiții cu temperaturi foarte ridicate, vă întrebați cum nu eșuează acest dispozitiv de la sine? Adăugăm la aceasta că, pe lângă condițiile dificile de temperatură, funcționarea pistonului este însoțită în mod constant de sarcini ciclice, în schimbare bruscă. Cu toate acestea, elementele piesei descrise nu au întotdeauna suficientă lubrifiere. Dar, desigur, toți designerii și dezvoltatorii de pistoane s-au gândit la asta.
La început, sunt proiectate ținând cont de scopul și tipul de motor pe care vor fi instalate (staționar, diesel, în doi timpi, forțat sau de transport), prin urmare, pentru aceasta se folosesc doar materialele cele mai stabile.
În al doilea rând, există mai multe moduri prin care această parte este răcită. Dar mai întâi, puțin despre cum și unde curge căldura (sau chiar căldura) din camera de ardere. Iese în împrejurimi aer rece, care spală radiatorul și motorul, precum și blocul cilindrilor. Dar în ce moduri pistonul furnizează căldură blocului și antigel?
1. Prin segmentele pistonului. Cel mai important dintre acestea este primul, deoarece este situat cel mai aproape de coroana pistonului. Deoarece inelele sunt apăsate simultan atât pe canelurile pistonului, cât și pe peretele cilindrului, aproximativ 50% din fluxul total de căldură din piston este eliberat datorită acestora.
2. Datorită celui de-al doilea „lichid de răcire”, al cărui rol este jucat de ulei de motor... Deoarece uleiul se ridică în cele mai fierbinți părți ale motorului, el este cel care reușește să transporte o cantitate foarte mare de căldură în carter din cele mai fierbinți puncte. Totuși, pentru ca uleiul să răcească pistoanele, trebuie să fie și răcit, altfel va trebui schimbat foarte curând.
3. Căldura trece prin boșe în știft, în biela și în ulei. Un traseu mai puțin eficient, însă, și joacă un rol major.
4.
În mod ciudat, combustibilul ajută și la răcirea pistonului și a motorului în ansamblu. Deci, atunci când un amestec proaspăt de combustibil și aer intră în camera de ardere, acesta atrage pe sine destul de multă căldură, deși apoi o degajă în cantități și mai mari. Cu toate acestea, cantitatea de amestec și căldura pe care o poate absorbi în mod direct depind de modul de funcționare al mașinii și de cât de mult este deschisă accelerația. Avantajul acestui traseu este că amestecul absoarbe căldura exact din partea din care pistonul este cel mai încălzit.
Totuși, ne-am devansat puțin, de când am început să vorbim despre funcționarea pistonului, fără să înțelegem pe deplin caracteristici de proiectare această parte. Acesta este ceea ce vom dedica secțiunea următoare.
3. Design piston: tot ce trebuie să știe un pasionat de mașini obișnuite despre piesă
În general, a vorbi numai despre piston este ca și cum ai vorbi despre pâine, discutând doar despre proprietățile făinii. Este mai logic să vă familiarizați cu întregul grup de pistonuri al motorului, care este reprezentat de următoarele detalii:
- pistonul propriu-zis;
Inele de piston;
Bolt de piston.
Acest design al grupului de pistoane a rămas neschimbat de când au apărut primele motoare. combustie interna... De aceea, descrierea dată va fi comun pentru aproape toate motoarele.
Desigur, cel mai mult funcții importante este realizat de un piston, al cărui design nu s-a schimbat de mai mult de 150 de ani. Dacă nu doriți să deveniți mecanic profesionist, atunci trebuie să știți doar despre astfel de zone importante ale pistonului și scopul lor funcțional:
1. Partea inferioară a pistonului. Suprafața unei piese care se confruntă direct cu camera de ardere a motorului. Cu profilul său, partea inferioară definește suprafața inferioară a acestei camere. Această formă poate invidia: forma camerei de ardere, volumul acesteia, caracteristicile alimentării cu combustibil și a masei de aer în ea, locația supapelor. Există momente când există o depresiune pe fund din cauza căreia volumul camerei de ardere crește. Dar, deoarece acest lucru nu este de dorit, pentru a reduce volumul camerei, este necesar să folosiți deplasatoare speciale - un anumit volum de metal situat deasupra planului fundului.
2. „Centură de căldură (foc)”. Acest termen desemnează distanța care parcurge de la partea inferioară a pistonului până la primul său inel. Este important de știut că, cu cât distanța de la fund până la inele este mai mică, cu atât sarcina termică va cădea mai mare asupra acestor elemente și cu atât se vor uza mai mult.
3. Zona de etanșare. Acestea sunt caneluri care sunt situate pe suprafața laterală a pistonului în formă de cilindru. Aceste caneluri sunt o cale directă către inele, care la rândul lor permit mișcarea sigiliului. De asemenea, trebuie să existe un orificiu în canelura inelului răzuitorului de ulei, datorită căruia excesul de ulei poate fi descărcat în cavitatea interioară a pistonului.
O altă funcție a zonei de etanșare este de a îndepărta o parte din căldura din pistonul motorului folosind, așa cum am menționat deja, segmentele de piston. Cu toate acestea, pentru o disipare eficientă a căldurii, este foarte important ca inelele pistonului să se potrivească perfect atât pe caneluri, cât și pe suprafața cilindrului. Deci, jocul final al primului inel de compresie ar trebui să fie de aproximativ 0,045 până la 0,070 milimetri, pentru al doilea - de la 0,035 până la 0,06 milimetri, iar pentru inelul de raclere a uleiului - de la 0,025 până la 0,005 milimetri. Dar între inele și caneluri, indicatorul de joc radial poate fi de la 1,2 la 0,3 milimetri. Dar chiar și acești indicatori nu sunt semnificativi pentru ochiul uman, ei pot fi determinați numai cu ajutorul unor echipamente speciale.
4. Cap de piston. Aceasta este o zonă generalizată care include partea inferioară și partea de etanșare deja descrise mai sus.
5. Înălțimea de compresie a pistonului. Distanța calculată de la axa bolțului pistonului la coroana pistonului.
6. „Fustă”. Partea inferioară a pistonului. Include știfturi pentru a găzdui știftul pistonului. Suprafața exterioară a acestei zone este suprafața de sprijin și de ghidare pentru piston. Datorită ei, raportul corect axa pistonului și axa cilindrului motorului. Un rol la fel de important îl joacă suprafața laterală a „fustei”, datorită căreia forțele laterale sunt transmise cilindrului, care apar periodic în grupul de piston al motorului. Și în special pentru a îmbunătăți lucrabilitatea suprafeței mantalei și a reduce frecarea, aceasta este acoperită cu un strat protector special de staniu (se pot folosi și grafitul și bisulfura de molibden ca bază a acoperirii. forța hidrodinamică care împiedică contactul cu pereții cilindrilor.
Cum și de la ce: caracteristici ale producției de pistoane auto
Este clar că pentru a îndeplini astfel de funcții, care sunt îndeplinite de piston, este necesar un metal suficient de „rezistent”. Cu toate acestea, acest lucru este departe de oțel. Pistoanele sunt realizate din aliaje de aluminiu, la care se adaugă întotdeauna siliciu. Acest lucru se face pentru a reduce coeficientul de dilatare sub influența temperaturi mariși crește rezistența la uzură a piesei.
Cu toate acestea, pentru fabricarea pistoanelor se poate folosi un aliaj cu un procent diferit de conținut de siliciu. De exemplu, aliajele de siliciu 13% sunt cele mai des folosite în acest scop, care sunt numite eutectic. Există aliaje cu un conținut mai mare de siliciu, care se numesc hipereutectic.Și cu cât indicatorul acestui procent este mai mare, cu atât sunt mai mari caracteristicile conductoare de căldură ale aliajului. Dar acest lucru nu face ca un astfel de material să fie ideal pentru fabricarea pistoanelor.
Faptul este că, atunci când este răcit, un astfel de material începe să elibereze granule de siliciu, cu dimensiuni variind de la 0,5 la 1 milimetru. Evident, acest proces se reflectă în turnătorii și proprietăți mecanice atât materialul cât și piesa care este făcută din acesta. Din acest motiv, pe lângă siliciu, în astfel de aliaje este introdusă următoarea listă de aditivi de reglementare:
- mangan;
Cum este realizat corpul principal al unui piston de automobile? Există chiar și două moduri prin care puteți obține golul acestei părți. Prima dintre ele implică turnarea unui aliaj fierbinte într-o matriță specială numită matriță pentru răcire. Aceasta metoda este cea mai comună. A doua opțiune pentru realizarea unei piese de prelucrat este ștanțarea la cald. Dar după prelucrare mecanică forma, viitorul piston este supus și la diferite tratamente termice, ceea ce face posibilă creșterea durității metalului, a rezistenței și a rezistenței la uzură. De asemenea, astfel de proceduri vă permit să eliminați stresul rezidual din metal.
În ciuda faptului că utilizarea metalului forjat crește rezistența piesei, acestea au și dezavantajele lor. Astfel de produse sunt de obicei realizate în versiunea clasică cu o „fustă” înaltă, ceea ce le face prea grele. De asemenea, astfel de produse nu permit utilizarea de inele sau plăci termocompensatoare cu ele. Datorită greutății crescute a unui astfel de piston, deformarea sa termică crește și ea, ca urmare, este necesară creșterea dimensiunii spațiului dintre piston și cilindru.
Consecințele acestui lucru nu vor mulțumi deloc șoferul, deoarece sunt zgomot crescut performanța motorului, uzura rapidă a cilindrului și consum mare uleiuri. Utilizarea pistoanelor forjate se justifică numai în cazurile în care mașina este operată în mod regulat în cele mai favorabile moduri.
Astăzi, designerii și fizicienii depun toate eforturile pentru a face proiectarea pistoanelor cât mai perfectă și precisă posibil. În special, cele mai importante tendințe sunt direcționate către următoarea listă:
- reducerea greutatii piesei;
Folosiți doar inele „subțiri” pe piston;
Reducerea înălțimii de compresie a pistonului;
Reducerea bolțurilor pistonului și utilizarea doar a celor mai scurte în proiectarea pistonului;
Îmbunătăţire acoperiri de protectieși aplicarea acestora pe toate suprafețele piesei.
O realizare similară poate fi văzută astăzi la designul pistonului în formă de T. ultima generatie... sunt numite acest designÎn formă de T tocmai datorită asemănării externe a piesei cu litera „T”. Principala diferență dintre aceste pistoane este înălțimea redusă a fustei și zona părții sale de ghidare. Astfel de pistoane sunt realizate dintr-un aliaj hipereutectic, care conține o cantitate destul de mare de siliciu. Și sunt realizate în principal prin ștanțare la cald.
Cu toate acestea, ce tip de design al pistonului motorului vor dezvoltatorii săi să pună pe o mașină va depinde de mulți factori. O astfel de decizie este întotdeauna precedată de o perioadă lungă de calcule și analiză a comportamentului tuturor nodurilor. grup biela-piston sub influenta piesa noua. Calculul tuturor pieselor se realizează la posibilitățile cele mai extreme ale designului lor și ale materialelor din care sunt realizate. Cu toate acestea, din păcate, dar în acest caz producătorul nu va plăti în exces. El va alege opțiunea care doar „la timp” oferă resursa necesară și nu va cheltui bani pentru creșterea acesteia.
Oricare ar fi fost, dar un șofer obișnuit trebuie să înțeleagă și să opereze ceea ce a fost deja instalat pe mașina lui. Sperăm că articolul nostru te-a ajutat să știi mai bine cum funcționează pistoanele și care este scopul. Vă dorim să nu aveți niciodată probleme cu această piesă, pentru care este necesar să o furnizați conditiile potrivite funcționare - nu „conduceți” prea mult și schimbați uleiul de motor la timp.
Abonați-vă la feedurile noastre în
Cel mai faimos și utilizat pe scară largă în întreaga lume dispozitive mecanice- acestea sunt motoare cu ardere internă (denumite în continuare ICE). Gama lor este extinsă și diferă într-o serie de caracteristici, de exemplu, numărul de cilindri, al căror număr poate varia de la 1 la 24, utilizați de combustibil.
Funcționarea unui motor cu combustie internă alternativă
Motor cu combustie internă cu un singur cilindru poate fi considerat cel mai primitiv, dezechilibrat și cu o cursă neuniformă, în ciuda faptului că este punctul de plecare pentru crearea unei noi generații de motoare multi-cilindri. Astăzi sunt folosite în aeromodeling, în producția de unelte agricole, de uz casnic și de grădină. Pentru industria auto, acestea sunt utilizate în mod masiv motoare cu patru cilindriși dispozitive mai solide.
Cum funcționează și în ce constă?
Motor cu piston combustie interna are o structură complexă și constă din:
- Corpul, care include blocul cilindrilor, chiulasa;
- Mecanism de distribuție a gazelor;
- Mecanism manivelă (denumit în continuare KShM);
- O serie de sisteme auxiliare.
KShM este o legătură între energia eliberată în timpul arderii amestecului combustibil-aer (denumit în continuare FA) în cilindru și arborele cotit, care asigură mișcarea vehiculului. Sistemul de distribuție a gazelor este responsabil pentru schimbul de gaze în timpul funcționării unității: accesul ansamblurilor de oxigen și combustibil atmosferic la motor și îndepărtarea în timp util a gazelor formate în timpul arderii.
Dispozitivul celui mai simplu motor cu piston
Sunt prezentate sistemele auxiliare:
- Admisie, care furnizează oxigen motorului;
- Combustibil, reprezentat de sistemul de injecție de combustibil;
- Aprindere, oferind o scânteie și aprindere a ansamblurilor de combustibil pentru motoarele care funcționează pe benzină (motoarele diesel se disting prin arderea spontană a amestecului de la temperaturi ridicate);
- Sistem de lubrifiere care reduce frecarea și uzura pieselor metalice care se potrivesc folosind ulei de mașină;
- Un sistem de răcire care previne supraîncălzirea pieselor de lucru ale motorului, asigurând circulația fluide speciale tip antigel;
- Un sistem de evacuare, care asigură eliminarea gazelor într-un mecanism adecvat, format din supape de evacuare;
- Un sistem de control care monitorizează funcționarea motorului cu ardere internă la nivel electronic.
Este luat în considerare principalul element de lucru din nodul descris pistonul motorului cu ardere internă, care în sine este o piesă prefabricată.
Dispozitiv pistonul motorului cu ardere internă
Schema de funcționare pas cu pas
Funcționarea motorului cu ardere internă se bazează pe energia gazelor în expansiune. Sunt rezultatul arderii ansamblurilor de combustibil din interiorul mecanismului. Acest proces fizic forțează pistonul să se miște în cilindru. Combustibilul în acest caz poate fi:
- Lichide (benzină, motorină);
- gaze;
- Monoxid de carbon ca urmare a arderii combustibililor solizi.
Funcționarea motorului este un ciclu închis continuu, constând dintr-un anumit număr de curse. Cele mai frecvente ICE sunt de două tipuri, care diferă prin numărul de lovituri:
- În doi timpi, producând compresie și cursă de lucru;
- În patru timpi - caracterizat prin patru etape de aceeași durată: admisie, compresie, cursă de lucru și eliberare finală, aceasta indică o schimbare de patru ori a poziției elementului principal de lucru.
Începutul cursei este determinat de locația pistonului direct în cilindru:
- Centru mort superior (denumit în continuare TDC);
- Punct mort inferior (denumit în continuare BDC).
Studiind algoritmul eșantionului în patru timpi, puteți înțelege bine principiul motorului auto.
Principiul de funcționare al unui motor de mașină
Admisia se face prin trecere de sus centru mort prin întreaga cavitate a cilindrului pistonului de lucru cu retragerea simultană a ansamblului combustibil. Bazat pe caracteristici de proiectare, amestecarea gazelor care intră poate avea loc:
- În colector sistem de admisie, acest lucru este relevant dacă motorul este pe benzină cu injecție distribuită sau centrală;
- În camera de ardere, când vine vorba de motor diesel, precum si un motor care functioneaza pe benzina, dar cu injectie directa.
Prima măsură trece cu supapele deschise ale admisiei mecanismului de distribuție a gazelor. Numărul supapelor de admisie și evacuare, cât timp rămân deschise, dimensiunea și starea lor de uzură sunt factori care afectează puterea motorului. Pistonul din stadiul inițial de compresie este plasat în BDC. Ulterior, începe să se miște în sus și să comprima ansamblul combustibil acumulat la dimensiunea determinată de camera de ardere. Camera de ardere este spațiul liber din cilindru care rămâne între vârf și piston în punctul mort superior.
A doua măsură presupune închiderea tuturor supapelor motorului. Etanșeitatea aderenței lor afectează în mod direct calitatea compresiei ansamblului de combustibil și arderea ulterioară a acestuia. De asemenea, calitatea compresiei ansamblurilor combustibile este influențată de influență mare nivelul de uzură al componentelor motorului. Se exprimă în mărimea spațiului dintre piston și cilindru, în etanșeitatea supapelor. Nivelul de compresie al unui motor este principalul factor care afectează puterea motorului. Se măsoară cu un aparat special, un compresometru.
Cursa de lucru începe când procesul este conectat sistem de aprindere generând o scânteie. În acest caz, pistonul este în poziția maximă superioară. Amestecul explodează, se eliberează gaze, creând tensiune arterială crescută iar pistonul este antrenat. Mecanismul manivelă, la rândul său, activează rotația arborelui cotit, ceea ce asigură mișcarea mașinii. Toate supapele sistemelor sunt în poziție închisă în acest moment.
AVC de absolvire este ultimul din ciclul luat în considerare. Tot supape de evacuare sunt în poziția deschisă, permițând motorului să „expuleze” produsele de ardere. Pistonul revine la punctul de pornire și este gata să înceapă un nou ciclu. Această mișcare contribuie la îndepărtarea sistem de evacuare si apoi in mediu inconjurator, gaze reziduale.
Diagrama de funcționare a motorului cu ardere internă, după cum sa menționat mai sus, se bazează pe ciclicitate. Având în vedere în detaliu, cum funcționează un motor cu piston, putem rezuma că eficiența unui astfel de mecanism nu este mai mare de 60%. Acest procent se datorează faptului că, la un moment dat, cursa de lucru se execută doar într-un singur cilindru.
Nu toată energia primită în acest moment este direcționată către mișcarea mașinii. O parte din el este cheltuită pentru menținerea volantului în mișcare, care, prin inerție, asigură funcționarea mașinii în timpul celorlalte trei timpi.
O anumită cantitate de energie termică este cheltuită involuntar pentru încălzirea carcasei și a gazelor de eșapament. De aceea puterea unui motor de mașină este determinată de numărul de cilindri și, în consecință, de așa-numitul volum al motorului, calculat după o anumită formulă ca volumul total al tuturor cilindrilor de lucru.
- asigura transferul fortelor mecanice catre biela;
- este responsabil pentru etanșarea camerei de ardere a combustibilului;
- asigură îndepărtarea în timp util a excesului de căldură din camera de ardere
Lucrarea pistonului are loc în complex și în multe moduri conditii periculoase- cu crescut conditii de temperaturași sarcini crescute, de aceea este deosebit de important ca pistoanele pentru motoare să se distingă prin eficiență, fiabilitate și rezistență la uzură. De aceea, pentru producerea lor se folosesc materiale ușoare, dar ultra-rezistente – aliaje de aluminiu sau oțel rezistente la căldură. Pistoanele sunt realizate prin două metode - turnare sau ștanțare.
Design piston
Pistonul motorului are suficient design simplu, care constă din următoarele părți:
Volkswagen AG
- Cap piston ICE
- Bolt de piston
- Inel de fixare
- Șeful
- Biela
- Inserție din oțel
- Inelul de compresie mai întâi
- Inel de compresie secund
- Inel racletor de ulei
Caracteristicile de proiectare ale pistonului depind în cele mai multe cazuri de tipul de motor, de forma camerei de ardere și de tipul de combustibil utilizat.
Partea de jos
Fundul poate avea o formă diferită în funcție de funcțiile pe care le îndeplinește - plat, concav și convex. Fundul concav oferă mai mult munca eficienta camere de ardere, cu toate acestea, acest lucru contribuie la formarea mai multor depozite în timpul arderii combustibilului. Forma inferioară convexă îmbunătățește performanța pistonului, dar în același timp reduce eficiența procesului de ardere amestec de combustibilîn celulă.
Inele de piston
Sub partea inferioară există caneluri (caneluri) speciale pentru instalare inele de piston... Distanța de la partea de jos până la primul inel de compresie se numește centură de incendiu.
Segurile de piston sunt responsabile pentru o conexiune sigură între cilindru și piston. Ele asigură etanșeitate fiabilă datorită unei potriviri strânse pe pereții cilindrului, care este însoțită de un proces de frecare stresant. Uleiul de motor este folosit pentru a reduce frecarea. Pentru fabricarea segmentelor de piston se folosește un aliaj de fontă.
Numărul de segmente de piston care pot fi instalate într-un piston depinde de tipul de motor folosit și de scopul acestuia. Sisteme cu unul inel racletor de uleiși două inele de compresie (primul și al doilea).
Inel racletor de ulei si inele de compresie
Inelul răzuitor de ulei asigură eliminarea în timp util a excesului de ulei de pe pereții interiori ai cilindrului, iar inelele de compresie împiedică pătrunderea gazelor în carter.
Primul inel de compresie absoarbe majoritatea forțelor de inerție în timpul funcționării pistonului.
Pentru a reduce sarcinile în multe motoare, în canelura inelară este instalată o inserție de oțel, ceea ce crește rezistența și raportul de compresie al inelului. Inelele de compresie pot fi realizate sub formă de trapez, butoi, con, cu decupaj.
Inelul răzuitor de ulei în cele mai multe cazuri este echipat cu multe orificii pentru scurgerea uleiului, uneori cu un expandator cu arc.
Bolt de piston
Aceasta este o parte tubulară care este responsabilă pentru conectarea fiabilă a pistonului la biela. Fabricat din aliaj de oțel. La instalarea bolțului pistonului în boșe, acesta este fixat strâns cu inele speciale de reținere.
Pistonul, bolțul pistonului și inelele creează împreună un așa-numit grup de pistoane motor.
Fusta
Partea de ghidare a dispozitivului cu piston, care poate fi realizată sub formă de con sau butoi. Fusta pistonului este echipată cu două boturi pentru conectarea la bolțul pistonului.
Pentru a reduce pierderile prin frecare, pe suprafața mantalei se aplică un strat subțire de agent antifricțiune (se folosește adesea grafit sau disulfură de molibden). Partea inferioară a fustei este echipată cu un inel pentru raclerea uleiului.
Un proces obligatoriu de funcționare a unui dispozitiv cu piston este răcirea acestuia, care poate fi efectuată prin următoarele metode:
- pulverizarea uleiului prin găurile din tija de legătură sau o duză;
- mișcarea uleiului de-a lungul bobinei din capul pistonului;
- furnizarea de ulei în zona inelelor prin canalul inelar;
- ceata de ulei
Partea de etanșare
Partea de etanșare și coroana sunt conectate sub forma unui cap de piston. În această parte a dispozitivului există segmente de piston - racletă de ulei și inele de compresie. Pasajele inelare au orificii mici prin care uleiul uzat intră în piston și apoi curge în carterul motorului.
În general, pistonul unui motor cu ardere internă este una dintre părțile cele mai puternic încărcate, care este supusă unor puternice efecte dinamice și, în același timp, termice. Aceasta impune cerințe sporite atât asupra materialelor utilizate la producerea pistoanelor, cât și asupra calității fabricării acestora.
Deci, prima noastră sarcină este să înțelegem ce este motor. Rezultatul funcționării motorului este prezența cuplului pe ea arbore cotit.
Motorul este format din doua mecanisme:
1- Manivelă- biela mecanism (KShM, mecanism manivelă) este conceput pentru a transforma mișcarea alternativă a pistonului din cilindru în mișcarea de rotație a arborelui cotit al motorului.
2 — Mecanism de distribuție a gazului (sincronizare, mecanism de distribuție a gazului) conceput pentru alimentarea la timp a motorului amestec combustibil, precum și pentru eliberarea gazelor de eșapament.
În această parte, vom analiza acele părți ale motorului care se referă la KShM. Privind în viitor, voi citi întreaga listă a acelor părți care compun KShM.
Asa de, mecanism manivelă cuprinde:
- Volant
- Pistoane cu inele și știfturi
- Bloc cilindri cu carter
- chiulasa,
- tava de ulei
Dacă rezultatul lucrării este prezența cuplului pe arborele cotit, atunci una dintre părțile motorului este arborele cotit.
1. Arborele cotit (arborele cotit)
Arborele cotit este prezentat în figura de mai jos:
Arborele cotit al motorului volantului este format din:
1 - arbore cotit al motorului; 2 - un volant cu jantă dințată;
3 - gat de biela; 4 - rădăcină (suport) gât; 5 - contragreutate
Volant Este un disc metalic masiv care este atașat de arborele cotit al motorului. volantul incearca intotdeauna sa mentina starea din care este scos. Este nevoie de mult timp pentru a câștiga impuls, netezind astfel salturile. De asemenea, încetinește mult timp. Pe scurt, datorita inertiei sale, creeaza tranzitii lin de la o viteza la alta. În plus, inerția sa joacă rolul unui acumulator de energie. Dacă ați rotit volantul și ați cheltuit ceva de lucru, este capabil să facă aceeași muncă până când se oprește. În linii mari, acesta este un fel de stabilizator care protejează motorul de supratensiuni și șocuri.
Acum, să fim atenți jurnal de biela... Are un astfel de nume pentru că i se atașează o biela.
2. Biela
Biela- o parte mobilă a mecanismului de manivelă al motorului, care conectează pistonul și arborele cotit și transmite forța de la piston la arborele cotit al motorului cu ardere internă (ICE), transformând mișcare de translație pistonul în mișcarea de rotație a arborelui cotit.
Arborele cotit și părțile grupului bielă-piston sunt prezentate în figura de mai jos:
1 - arbore cotit; 2 - carcasa rulmentului bielei; 3 - șurubul capacului bielei; 4 - bolt piston; 5 - inel de reținere; 6 - bucșa capului bielei; 7 - biela; 8 - capac biela; 9 - piulița capacului bielei
Deci, atunci o biela este atașată la arborele cotit. Și biela, la rândul său, este conectată la piston.
3. Piston (piston)
Piston - o parte a mecanismului de manivelă al motorului, care percepe direct presiunea din amestecul de lucru care arde în cilindru
Pistonul este prezentat în figura de mai jos:
Chiulasa conține camere de ardere, orificii de admisie și evacuare, orificii filetate pentru bujii și canale de răcire. Scaunele și ghidajele supapelor, din fontă specială rezistentă la căldură, sunt răcite în capul supapei preîncălzit, astfel încât după egalizarea temperaturii să se asigure o tensiune mare în îmbinare.
Așa că am învățat cum se numește partea din inima mașinii mecanism manivelă... Știm acum că motorul constă dintr-un carter care găzduiește un arbore cotit cu un volant. Bielele sunt atașate la arborele cotit, iar pistoanele sunt atașate la biele. Pistoanele, la rândul lor, rulează în căptușele cilindrilor. Toată această structură este acoperită de chiulasa. Acesta din urmă servește drept început pentru o poveste despre cealaltă parte a motorului - mecanismul de distribuție a gazului. Voi scrie despre el în mesajul următor.
Recomand un videoclip pentru fixare:
P.S. Astept dorintele, sugestiile, parerile si comentariile voastre.