Устройство и назначение поршней: Устройство поршня

Posted on by alexxlab

Содержание

Поршень двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Поршень – ключевая деталь КШМ цилиндрической формы, которая предназначена для трансформации топливной энергии в механическую работу автомобильного двигателя.

Поршень выполняет ряд важных функций:

  • обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
  • отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
  • обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

© Volkswagen AG

  1. Головка поршня ДВС
  2. Поршневой палец
  3. Кольцо стопорное
  4. Бобышка
  5. Шатун
  6. Юбка
  7. Стальная вставка
  8. Компрессионное кольцо первое
  9. Компрессионное кольцо второе
  10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения.  Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца –  предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Юбка

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

  • разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
  • движением масла по змеевику в поршневой головке;
  • подачей масла в область колец через кольцевой канал;
  • масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Поршень двигателя (назначение, устройство, принцип работы)

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя имеет цилиндрическую форму. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения и выполняет две функции.

  1. При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
  2. После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

Что такое поршень двигателя внутреннего сгорания автомобиля?

Устройство детали включает в себя три составляющие:

  1. Днище.
  2. Уплотняющая часть.
  3. Юбка.

Указанные составляющие имеются как в цельнолитых поршнях (самый распространенный вариант), так и в составных деталях.

Днище

Днище — основная рабочая поверхность, поскольку она, стенки гильзы и головка блока формируют камеру сгорания, в которой и происходит сжигание топливной смеси.

Главный параметр днища — форма, которая зависит от типа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его конструктивных особенностей.

В двухтактных двигателях применяются поршни, у которых днище сферической формы – выступ днища, это повышает эффективность наполнения камеры сгорания смесью и отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых моторах днище плоское или вогнутое. Дополнительно на поверхности  проделываются технические углубления – выемки под клапанные тарелки (устраняют вероятность столкновения поршня с клапаном), углубления для улучшения смесеобразования.

В дизельных моторах углубления в днище наиболее габаритны и имеют разную форму. Такие выемки называются поршневой камерой сгорания и предназначены они для создания завихрений при подаче воздуха и топлива в цилиндр, чтобы обеспечить лучшее смешивание.

Уплотняющая часть предназначена для установки специальных колец (компрессионных и маслосъемных), задача которых — устранять зазор между поршнем и стенкой гильзы, препятствуя прорыву рабочих газов в подпоршневое пространство и смазки – в камеру сгорания (эти факторы снижают КПД мотора). Это обеспечивает отвод тепла от поршня к гильзе.

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть включает в себя проточки в цилиндрической поверхности поршня — канавки, расположенные за днищем, и перемычки между канавками. В двухтактных двигателях в проточки дополнительно помещены специальные вставки, в которые упираются замки колец. Эти вставки необходимы для исключения вероятности проворачивания колец и попадания их замков во впускные и выпускные окна, что может стать  причиной их разрушения.


Перемычка от кромки днища и до первого кольца именуется жаровым поясом. Этот пояс воспринимает на себя наибольшее температурное воздействие, поэтому высота его подбирается, исходя из рабочих условий, создаваемых внутри камеры сгорания, и материала изготовления поршня.

Число канавок, проделанных на уплотняющей части, соответствует количеству поршневых колец (а их может использоваться 2 — 6). Наиболее же распространена конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным.

В канавке под маслосъемное кольцо проделываются отверстия для стека масла, которое снимается кольцом со стенки гильзы.

Вместе с днищем уплотнительная часть формирует головку поршня.

Вас также заинтересует:

Юбка

Юбка выполняет роль направляющей для поршня, не давая ему изменить положение относительно цилиндра и обеспечивая только возвратно-поступательное движение детали. Благодаря этой составляющей осуществляется подвижное соединение поршня с шатуном.

Для соединения в юбке проделаны отверстия для установки поршневого пальца. Чтобы повысить прочность в месте контакта пальца, с внутренней стороны юбки изготовлены специальные массивные наплывы, именуемые бобышками.

Для фиксации пальца в поршне в установочных отверстиях под него предусмотрены проточки для стопорных колец.

Типы поршней

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Материалы изготовления

В качестве материала изготовления для цельнолитых поршней используются алюминиевые сплавы. Детали из таких сплавов характеризуются малым весом и хорошей теплопроводностью. Но при этом алюминий не является высокопрочным и жаростойким материалом, что ограничивает использование поршней из него.

Литые поршни изготавливаются и из чугуна. Этот материал прочный и устойчивый к высоким температурам. Недостатком их является значительная масса и слабая теплопроводность, что приводит к сильному нагреву поршней в процессе работы двигателя. Из-за этого их не используют на бензиновых моторах, поскольку высокая температура становится причиной возникновения калильного зажигания (топливовоздушная смесь воспламеняется от контакта с разогретыми поверхностями, а не от искры свечи зажигания).

Конструкция составных поршней позволяет комбинировать между собой указанные материалы. В таких элементах юбка изготавливается из алюминиевых сплавов, что обеспечивает хорошую теплопроводность, а головка – из жаропрочной стали или чугуна.

Но и у элементов составного типа есть недостатки, среди которых:

  • возможность использования только в дизельных двигателях;
  • больший вес по сравнению с литыми алюминиевыми;
  • необходимость использования поршневых колец из жаростойких материалов;
  • более высокая цена;

Из-за этих особенностей сфера использования составных поршней ограничена, их применяют только на крупноразмерных дизельных двигателях.

Видео: Принцип работы поршня двигателя. Устройство

Что такое поршень двигателя автомобиля

Расскажем про автомобильные поршни двигателя внутреннего сгорания — что это такое и основное назначение. Как работают и какие требования к ним.

Что это такое

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра двигателя авто. Нужен для изменения давления газа в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Т.е. он передаёт на шатун усилие, возникающее от давления газов и обеспечивает протекание всех тактов рабочего цикла. Он имеет вид перевёрнутого стакана и состоит из днища, головки, направляющей части (юбки).

В бензиновых моторах применяются поршни с плоским днищем из-за простоты изготовления и меньшего нагрева при работе. Хотя на современных авто делают специальные выемки под клапаны. Чтобы при обрыве ремня ГРМ поршни и клапана не встретились и не повлекли серьёзный ремонт.

Днище поршня дизеля делают с выемкой, которая зависит от степени смесеобразования и расположения клапанов, форсунок. При такой форме днища лучше перемешивается воздух с поступающим в цилиндр топливом.


Поршень подвержен действию высоких температур и давлений. Он движется с высокой скоростью внутри цилиндра. Изначально для автомобильных двигателей их отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. давал преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

Мощность современных моторов выросла. Температура и давление в цилиндрах двигателей (особенно дизельных) стали такими, что алюминий подошёл к пределу прочности. Поэтому современные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т. е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.

Уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр», что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров. Тогда облегчим мотор.

Требования к поршню мотора

  • Поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Он должен быть устойчивым к высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра.
  • Отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и износ.
  • Испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, должен выдерживать механическое воздействие.
  • Совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

Как работает

Топливо, сгорая в надпоршневом пространстве, выделяет огромное количество тепла в каждом цикле работы двигателя. Температура сгоревших газов достигает 2000 градусов. Только часть энергии они передадут движущимся деталям мотора, все остальное в виде тепла нагреет двигатель. То, что останется, вместе с отработанными газами улетит в трубу. Следовательно, если не будем охлаждать поршень, он через некоторое время расплавится. Это важный момент для понимания условий работы поршневой группы.

Повторим известный факт — тепловой поток направлен от более нагретых тел к менее нагретым.


Наиболее нагретым является рабочее тело, или, другими словами, газы в камере сгорания. Тепло будет передано окружающему воздуху – самому холодному. Воздух, омывая радиатор и корпус двигателя, остудит охлаждающую жидкость, блок цилиндров и корпус головки. Остается найти мостик, по которому поршень отдает свое тепло в блок и антифриз. Есть четыре пути.

Первый путь, обеспечивающий наибольший поток, – поршневые кольца. Причем первое кольцо играет главную роль, как расположенное ближе к днищу. Это наиболее короткий путь к охлаждающей жидкости через стенку цилиндра. Кольца одновременно прижаты к поршневым канавкам и стенке цилиндра. Они обеспечивают более 50% теплового потока.

Вторая охлаждающая жидкость в двигателе – масло. Имея доступ к наиболее нагретым местам мотора, масляный туман уносит и отдает в поддон картера значительную часть тепла от самых горячих точек. В случае применения масляных форсунок, направляющих струю на внутреннюю поверхность днища поршня, доля масла в теплообмене может достигать 30 – 40%.

Но нагружая масло функцией теплоносителя, должны позаботиться, чтобы его остудить. Иначе перегретое масло может потерять свойства. Также, чем выше температура масла, тем меньше тепла способно перенести.

Третий путь. Часть тепла отбирает на нагрев свежая топливовоздушная смесь, поступившая в цилиндр. Количество свежей смеси и количество тепла, которое отберет, зависит от режима работы и степени открытия дросселя. Но тепло, полученное при сгорании, также пропорционально заряду. Этот путь охлаждения носит импульсный характер. Отличается скоротечностью и высокоэффективен, т.к. тепло отбирается с той стороны, с которой поршень нагревается.

Следует уделить внимание передаче тепла через поршневые кольца. Если этот путь перекроем, то маловероятно, что двигатель выдержит длительные форсированные режимы. Температура вырастет, материал поршня «поплывет», и двигатель разрушится.


Вспомним про компрессию. Представим, что кольцо не прилегает по всей длине к стенке цилиндра. Тогда сгоревшие газы, прорываясь в щель, создадут барьер, препятствующий передаче тепла от поршня через кольцо в стенку цилиндра. Это, как если бы закрыли часть радиатора и лишили его возможности охлаждаться воздухом.

Более страшна картина, если кольцо не имеет тесного контакта с канавкой. В местах, где газы имеют возможность протекать мимо кольца через канавку, участок поршня лишается возможности охлаждаться. Как результат – прогар и выкрашивание части, прилегающей к месту утечки.

Сколько колец нужно для поршня

С точки зрения механики, чем меньше колец, тем лучше. Чем они уже, тем меньше потери в поршневой группе. При уменьшении их количества и высоты ухудшаются условия охлаждения поршня, увеличивая тепловое сопротивление днище – кольцо – стенка цилиндра. Поэтому выбор конструкции – всегда компромисс.

конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

В процессе работы поршни испытывают экстремально высокие давления, нагрузки и температуры. Выдержать такие условия им помогают особо прочные конструкционные материалы и специальные антифрикционные покрытия.

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

  • Высокой механической прочностью
  • Хорошей теплопроводностью
  • Малой плотностью
  • Незначительным коэффициентом линейного расширения
  • Антифрикционными свойствами
  • Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.


Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).

Рассмотрим каждый компонент подробнее.


Днище поршня

Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.


Направляющая часть

Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.

Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.

Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

  • Повышенный расход моторного масла и топлива
  • Выделение из выхлопной трубы синего дыма
  • Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
  • Снижение мощности двигателя и т. д.
  • Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.

Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.

К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.

Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры, расположенные под углом, образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т. д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.


Поршень двигателя. Устройство и назначение


Топливная смесь, сгорающая в цилиндре ДВС, выделяет тепловую энергию. Далее она превращается в механическое действие, заставляющее вращаться коленвал. Ключевой элемент этого процесса — поршень.

Эта деталь не настолько примитивна, как может показаться на первый взгляд. Было бы большой ошибкой рассматривать его как простой толкатель.

Функциональное назначение

Поршень размещается в цилиндре, где и происходят его возвратно-поступательные движения.

В ходе продвижения в сторону верхней мертвой точки (ВМТ) поршень сжимает горючую смесь. В бензиновом моторе она воспламеняется с помощью свечи зажигания в момент, близкий к максимальному давлению. В дизеле воспламенение происходит непосредственно из-за сильного сжатия.

Возросшее давление образующихся при сгорании газов толкает поршень в обратную сторону. Вместе с поршнем движется сочлененный с ним шатун, который и заставляет вращаться коленвал. Так энергия сжатых газов преобразуется во вращательный момент, передаваемый посредством трансмиссии на колеса автомобиля.

Требования к конструкции и материалам

Во время сгорания температура газов достигает 2 тысяч градусов. Так как горение носит взрывной характер, то поршень подвергается сильным ударным нагрузкам.

Чрезвычайная нагруженность и близкие к экстремальным условия работы предполагают особые требования к конструкции и используемым для его изготовления материалам.

При разработке поршней приходится учитывать несколько важных моментов:

  • необходимость обеспечить длительный срок работы, а значит, максимально снизить износ детали;

  • предотвратить прогар поршня в условиях функционирования в высокотемпературном режиме;

  • обеспечить максимальное уплотнение для исключения прорыва газов;

  • минимизировать потери, возникающие из-за трения;

  • обеспечить эффективное охлаждение.

Материал для поршней должен обладать рядом специфических свойств:

  • значительная прочность;

  • максимально возможная теплопроводность;

  • термостойкость и способность выдерживать резкие перепады температуры;

  • коэффициент теплового расширения должен иметь небольшую величину и быть максимально близким к соответствующему коэффициенту у цилиндра, чтобы обеспечить хорошее уплотнение;

  • антикоррозийная устойчивость;

  • антифрикционные свойства;

  • невысокая плотность, чтобы деталь не была слишком тяжелой.

Поскольку материал, идеально отвечающий всем этим требованиям, пока не создан, приходиться пользоваться компромиссными вариантами. Поршни для моторов изготавливают из серого чугуна и сплавов алюминия с кремнием (силумин). В составных поршнях для дизелей иногда делают головку из стали.

Чугун достаточно прочен и износоустойчив, хорошо переносит сильный нагрев, обладает антифрикционными свойствами и небольшим температурным расширением. Но из-за невысокой теплопроводности чугунный поршень способен нагреваться до 400°C. В бензиновом двигателе это неприемлемо, так как может вызвать калильное зажигание.

Поэтому в большинстве случаев поршни для автомобильных моторов изготавливают способом штамповки или литья из силумина, содержащего не менее 13% кремния. Чистый алюминий не годится, так как слишком сильно расширяется при нагревании, что приводит к повышенному трению и задирам. Такими могут быть подделки, на которые можно нарваться, приобретая запчасти в сомнительных местах. Чтобы этого не случилось, обращайтесь к надежным продавцам.

Поршень из алюминиевого сплава легкий и хорошо проводит тепло, благодаря чему нагрев его не превышает 250 °C. Это вполне годится для моторов, работающих на бензине. Антифрикционные свойства силумина также достаточно хорошие.

В то же время этот материал не лишен недостатков. С повышением температуры он становится менее прочным. А из-за значительного линейного расширения при нагреве приходится применять дополнительные меры, чтобы сохранить уплотнение по периметру головки и не снизить компрессию.

Устройство

Данная деталь имеет форму стакана и состоит из головки и направляющей части (юбки). В головке, в свою очередь, можно выделить днище и уплотняющую часть.

Днище

Является главной рабочей поверхностью поршня, именно оно воспринимает давление расширяющихся газов. Его поверхность определяется типом агрегата, размещением форсунок, свечей, клапанов и конкретным устройством ЦПГ. Для моторов, использующих бензин, она делается плоской либо вогнутой формы с дополнительными вырезами, позволяющими избежать повреждения клапанов. Выпуклое днище дает повышенную прочность, но увеличивает теплоотдачу, а потому применяется редко. Вогнутое позволяет организовать небольшую камеру сгорания и обеспечить высокую степень сжатия, что особенно актуально в дизельных агрегатах.



Уплотняющая часть

Это боковая сторона головки. В ней по окружности проделаны бороздки для поршневых колец.

Компрессионные кольца играют роль уплотнения, предотвращая утечку сжатых газов, а маслосъемные удаляют со стенки смазку, не давая ей попасть в камеру сгорания. Масло стекает под поршень сквозь отверстия в бороздке и далее возвращается в масляный картер.

Участок боковой стороны между краем днища и верхним кольцом называется огневым или жаровым поясом. Именно он испытывает максимальное термическое воздействие. Для исключения прогорания поршня этот пояс делается достаточно широким.

Направляющая часть

Не позволяет поршню перекоситься в ходе возвратно-поступательного движения.

С целью компенсации термического расширения юбка делается криволинейной или конусообразной. Сбоку обычно наносится антифрикционное покрытие.


Изнутри имеются бобышки — два наплыва с отверстиями под поршневой палец, на который надевается головка шатуна.

С боков в районе расположения бобышек делаются небольшие углубления, препятствующие термическим деформациям и возникновению задиров.

Охлаждение

Так как температурный режим работы поршня весьма напряженный, то вопрос его охлаждения очень важен.

Главный путь удаления тепла — поршневые кольца. Через них отводится не менее половины излишков тепловой энергии, которая передается стенке цилиндра и далее — рубашке охлаждения.

Другой важный канал теплоотвода — смазка. Используется масляный туман в цилиндре, поступление смазки через отверстие в шатуне, принудительное разбрызгивание масляной форсункой и иные способы. Посредством циркуляции масла может удаляться более одной трети тепла.

Кроме того, часть тепловой энергии уходит на нагрев свежей порции поступившей в цилиндр горючей смеси.

Поршневые кольца

Кольца поддерживают в цилиндрах нужную величину компрессии и отводят львиную долю тепла. А еще на них приходится около четверти всех потерь на трение в ДВС. Поэтому значение качества и состояния поршневых колец для стабильной работы двигателя трудно переоценить.


Обычно колец три — два компрессионных сверху и одно маслосъемное снизу. Но бывают варианты и с другим количеством колец — от двух до шести.

Канавка верхнего кольца в силуминовом поршне иногда делается со стальной вставкой, повышающей износоустойчивость.


Производят кольца из специальных марок чугуна. Такие кольца отличаются высокой прочностью, упругостью, износоустойчивостью, низким коэффициентом трения и сохраняют свои свойства на протяжении длительного времени. Дополнительную термостойкость поршневым кольцам придают добавки молибдена, вольфрама и некоторых других металлов.

Новые поршневые кольца нуждаются в притирке. Если вы заменили кольца, обязательно некоторое время обкатайте двигатель, избегая напряженных режимов работы. В противном случае не притертые кольца могут перегреться и потерять упругость, а в некоторых случаях даже сломаться. Итогом может стать нарушение уплотнения, потеря мощности, попадание смазки в камеру сгорания, перегрев и прогорание поршня.

Поршень ДВС функции,конструкция,виды,применение

Поршень двс

Поршень одна из важных деталей двигателя внутреннего сгорания благодаря которой передается энергия на шатун. В этой статье поговорим про устройство поршня узнаем его назначения и рассмотрим его фото.

Поршень двc на первый взгляд имеет простую конструкцию. Тем не менее не все так просто инженеры постоянно работают над облегчением поршня и увеличением его прочности. Другими словами стараются найти золотую середину. Найти золотую середину бывает не просто, так как поршень постоянно эксплуатируется в экстремальных условиях при высоких температурах и повышенных инерционных нагрузках. Под действием энергии топливно-воздушной смеси поршень отправляется в НМТ ( нижнюю мертвую точку). Поршень в свою очередь передает энергию на коленвал через шатун с которым поршень связан через поршневой палец.

Основные функции поршня двс:

1) Отвод излишков тепла.

2) Благодаря поршню камера сгорания становится герметичной.

3) Передача энергии на коленвал через шатун.

Если сказать кратко задача поршня передать энергию газов на коленвал чтобы последний преобразовал ее в механическую энергию.

Устройство

В последнее время поршень двс изготавливают из алюминия так как этот материал лёгкий и прочный.

Поршни бывают литые и кованные. Литые поршни изготавливаются литьём под давлением. Кованные поршни изготавливают методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния 15%. Что увеличивает их прочность и износостойкость.

Обсудим основные детали поршня, более подробно устройство поршня можно рассмотреть на схеме.

Днище

Днище поршня может иметь 5 разных видов поверхностей у каждого типа свои преимущества и недостатки.

Плоское. Такой тип поверхности используется довольно часто. Недостаток поршня такого типа, в том что при обрыве ремня поршни гнут клапана.

Вогнутое. Обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания. Тем не менее способствует большему образованию отложений при сгорании топлива.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Выпуклое. Улучшает производительность поршня, но при этом понижает эффективность сгорания топлива.

С циковками. Предотвращают столкновение поршней с клапанами за счёт специальных углублений называемых циковками. Из-за канавок может быть небольшая потеря мощности.

С лужей.Такой тип поршней также оснащен канавками только большего размера. Цель таких поршней понизить степень сжатия. Например они отлично подходят для турбокомпрессора.

Компрессионные кольца

Обычно в двc устанавливается 2 компрессионных кольца и одно маслосъемное. Поршневые кольца изготавливаются из высокопрочного чугуна. Расстояние от днища поршня до первого кольца носит огневой пояс. Функция поршневых колец состоит в том, чтобы поршень плотно прилегал к цилиндру. Для уменьшения трения используется моторное масло.

Одно из важных предназначений поршневых колец заключается в препятствии попадания газов из камеры сгорания в картер. Благодаря добавлению хрома, молибдена, никеля или вольфрама прочность и термостойкость поршневых колец значительно повышается. При износе поршневых колец ресурс поршня понижается.

Маслосъемное кольцо

Маслосъемные кольца служат для того чтобы отводить излишки масла. Маслосъемные кольца обладают дренажными отверстиями.

Юбка

Юбка поршня и есть его тело служит направляющей. Благодаря специальным добавкам в сплав юбка поршня обладает высокой стойкостью к расширению.

Поршневой палец

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Благодаря стопорному кольцу достигается их прочное соединение.

Ответы на частые вопросы

Для чего в днище поршня дизельного двигателя делают выемку ?

Выемка в поршнях дизельного двигателя называется вихревой камерой( камерой сгорания). Топливо перемешиваясь с воздухом в вихревой камере сгорает более эффективно и быстро.

Температура поршня двс ?

Кратковременно при работе двс поршень может нагреться до 2000 градусов и более. В целом температура поршня при работе может достигать 200 градусов.

Как продлить срок службы поршней ?

Для того чтобы продлить срок службы поршней двс необходимо во время менять масло. Лучше даже немного раньше срока как советуют многие водители.

norfin arcticthe hermitage st petersberg

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

 

 

Для того, чтобы понять принцип работы ГРМ, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно:

 

 

 

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.


Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания


Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

Первый такт — такт впуска

 

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

 

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

 

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

 

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
 

Газораспределительный механизм

 

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.


Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.


Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.
 

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.

Устройство КШМ


Поршень

Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

Шатун

Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Коленчатый вал

Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.

Маховик

Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.

Блок и головка цилиндров

Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.

В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.

Поршни двигателя внутреннего сгорания — x-engineer.org

Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания. Основная функция поршня — преобразовывать давление, создаваемое горящей топливовоздушной смесью, в силу, действующую на коленчатый вал. Легковые автомобили имеют поршни из алюминиевого сплава, а грузовые автомобили также могут иметь поршни из стали и чугуна.

Поршень является частью кривошипно-шатунного механизма (также называемого кривошипно-шатунным механизмом ), который состоит из следующих компонентов:

  • поршень
  • поршневые кольца
  • шатун
  • коленчатый вал

Изображение: Привод коленчатого вала двигателя (кривошипно-шатунный механизм) Предоставлено: Rheinmetall

Поршень также выполняет второстепенные функции двигателя. утечки газа из нее и проникновение масла в камеру сгорания

  • направляет движение шатуна
  • обеспечивает непрерывную смену газов в камере сгорания
  • создает переменного объема в камере сгорания

    • Изображение: поршни Kolbenschmidt
    Кредит: Kolbenschmidt

    Форма поршня в основном зависит от типа двигателя внутреннего сгорания.Поршни бензиновых двигателей обычно легче и короче по сравнению с поршнями дизельных двигателей. Геометрия поршня имеет множество тонкостей из-за сложности его рабочей среды, но основными частями поршня являются:

    • поршень головка , также называемая верхняя часть или головка : верхняя часть поршня который вступает в контакт с давлением газа в камере сгорания
    • кольцевой ремень : верхняя средняя часть поршня, когда поршневые кольца расположены
    • выступ штифта : нижняя средняя часть поршня который содержит поршневой палец
    • юбка поршня : область под кольцевым ремнем

    Изображение: оси поршневого пальца и юбки

    Изображение: Основные части поршня
    Кредит: [3]

    где:

    1. верх поршня
    2. верхняя площадка
    3. кольцевой ремень
    4. распорки
    5. фиксатор штифта
    6. выступ штифта
    7. pis тонный палец
    8. поршневые кольца
    9. юбка поршня

    Поршень соединен с шатуном через поршневой палец (7).Штифт позволяет поршню вращаться вокруг оси штифта. Штифт удерживается в поршне с помощью фиксатора пальца (5).

    После днища поршня доходит до кольцевого ремня (также называемого кольцевой зоной) (3). Большинство поршней имеют три кольцевых канавки, в которые устанавливаются поршневые кольца. Верхнее кольцо называется компрессионным кольцом , среднее на нем — скребковым кольцом , а нижнее — кольцом контроля масла . Компрессионное кольцо должно герметизировать камеру сгорания, чтобы предотвратить утечку внутренних газов в блок двигателя.Маслоуправляющее кольцо соскабливает масло со стенок цилиндра, когда поршень находится на рабочем или выпускном такте. Среднее кольцо выполняет комбинированную функцию обеспечения сжатия в цилиндре и удаления излишков масла со стенок цилиндра.

    Юбка поршня (8) удерживает поршень в равновесии внутри цилиндра. Обычно он покрывается материалом с низким коэффициентом трения, чтобы уменьшить потери на трение. В отверстии для пальца или втулки (6) поршня находится поршневой палец (7), который соединяет поршень с шатуном.

    Геометрические характеристики поршня

    Поршни должны правильно работать в широком диапазоне температур, от -30 ° C до 300-400 ° C. В то же время он должен быть достаточно легким, чтобы иметь низкую инерцию и обеспечивать высокие обороты двигателя. Ниже представлена ​​пара геометрических характеристик поршня.

    Овальность поршня

    Из-за процесса сгорания температура внутри цилиндров двигателя достигает сотен градусов Цельсия.Поршень является одним из основных компонентов, который поглощает часть выделяемого тепла и отводит его в моторное масло. Поскольку ось поршневого пальца содержит больше материала, чем ось юбки, тепловое расширение вдоль оси пальца немного выше, чем тепловое расширение вдоль оси юбки. По этой причине поршень имеет овальную форму, диаметр по оси пальца на 0,3-0,8% меньше диаметра по оси юбки [6].

    Изображение: Овальность поршня

    Коническая форма поршня

    Форма поршня не соответствует форме идеального цилиндра.При низкой температуре зазор между поршнем и цилиндром двигателя больше по сравнению с высокими температурами. Кроме того, зазор не является постоянным по длине поршня, он меньше вокруг верхней части поршня по сравнению с областью юбки поршня. Это необходимо для большего теплового расширения головки поршня, поскольку она содержит больший объем металла.

    Изображение: Зазор поршня (коническая форма)

    Изображение: Тепловое расширение поршня (если цилиндрическая форма)

    Смещение поршневого пальца

    Движение поршня внутри цилиндра имеет 3 градуса свободы, 1 первичный и 2 вторичных:

    • по вертикальной оси цилиндра, между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) (основная, ось Y)
    • вокруг Ось пальца (вторичная, α — угол)
    • вдоль оси юбки (вторичная, ось x)

    Первичное движение создает крутящий момент на коленчатом валу, это желательно с механической точки зрения.Вторичные движения происходят из-за комбинации нескольких факторов: двунаправленного движения шатуна и зазора между поршнем и цилиндром. Оба вторичных движения вызывают трение о стенки цилиндра, а также шум, вибрацию (удар поршня).

    Изображение: Осевое усилие поршня и смещение пальца

    Когда коленчатый вал вращается по часовой стрелке, левая сторона цилиндра называется осевой стороной (TS) , а противоположная сторона — противодействующей стороной (ATS). .Удары поршня могут происходить с обеих сторон цилиндра. Удар поршня возбуждает блок двигателя и проявляется в виде поверхностных вибраций, которые в конечном итоге излучаются в виде шума вблизи двигателя [9]. Еще одно неудобство заключается в том, что при движении поршня через ВМТ и ВТК на коленчатый вал создается повышенная нагрузка, поскольку поршень совмещен с центром вращения коленчатого вала.

    Смещение поршневого пальца — это несоосность между центром отверстия поршневого пальца и центром коленчатого вала.За счет этого в конструкции улучшаются шумовые характеристики двигателя из-за ударов поршня в ВМТ. Это основная проблема NVH (шумовая вибрация и резкость) для инженеров-технологов, которые хотят устранить тревожные шумы везде, где они могут. Вторая причина — повышение мощности двигателя за счет уменьшения внутреннего трения в TS и ATS.

    Смещение пальца снижает механическое напряжение, возникающее в соединительной штанге, когда она достигает ВМТ или НМТ, потому что шатун не должен толкать поршень в противоположном направлении в конце хода.Это смещение заставляет стержень перемещаться по дуге в ВМТ и НМТ.

    Механические нагрузки на поршень

    Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (ДВС) , который должен выдерживать наибольшие механические и термические нагрузки. Из-за поршня мощность ДВС ограничена. В случае очень высокой термической или механической нагрузки поршень выходит из строя в первую очередь (по сравнению с блоком цилиндров, клапанами, головкой блока цилиндров). Это связано с тем, что поршень должен быть компромиссом между массой и устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам.

    Циклическое нагружение поршня из-за [6]:

    • сила газа от давления в цилиндре
    • сила инерции от колебательного движения поршня и
    • поперечная сила от опоры силы газа наклонным шатуном, а сила инерции колеблющегося шатуна

    определяет механическую нагрузку .

    Вертикальные силы, действующие на поршень, состоят из: сил давления, , создаваемых расширяющимися газами, и сил инерции, , создаваемых собственной массой поршня [10].

    \ [F_ {p} = F_ {gas} + F_ {ineria} \]

    Силы инерции намного меньше сил давления и имеют наибольшую интенсивность, когда поршень меняет направление, в ВМТ и НМТ.

    Изображение: Напряжение поршня по Мизесу и механическая деформация
    Кредит: [7]

    Изображение: Вертикальные силы поршня зависят от угла поворота коленчатого вала
    Кредит: [7]

    Вышеуказанные силы поршня рассчитываются с использованием передовых методов анализа методом конечных элементов для алюминиевого поршня, используемого в легковых автомобилях с дизельным двигателем [7].

    Процесс сгорания имеет разные характеристики для дизельного и бензинового ДВС. В дизельном двигателе пиковое давление газа при сгорании может достигать 150 — 160 бар. В бензиновом двигателе максимальное давление ниже 100 бар. Из-за более высокого давления поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие механические нагрузки.

    Чтобы работать без сбоев в таких суровых условиях, поршни дизельных двигателей конструируются более тяжелыми, прочными и имеют большую массу.Недостатком является более высокая инерция, более высокие динамические силы, поэтому максимальная частота вращения двигателя ниже. Одна из причин, по которой дизельные двигатели имеют более низкую максимальную скорость (около 4500 об / мин) по сравнению с бензиновыми двигателями (около 6500 об / мин), — это более тяжелые механические компоненты (поршни, шатуны, коленчатый вал и т. Д.).

    Термические нагрузки на поршень

    Головка поршня находится в прямом контакте с горящими газами внутри камеры сгорания, поэтому подвергается высоким термическим и механическим нагрузкам .В зависимости от типа двигателя (дизельный или бензиновый) и типа впрыска топлива (прямой или непрямой) головка поршня может быть плоской или содержать чашу .

    Тепловая нагрузка от температуры газа в процессе сгорания также является циклической нагрузкой на поршень. Он действует в основном во время такта расширения на поршне со стороны камеры сгорания. В других тактах, в зависимости от принципа работы, тепловая нагрузка на поршень снижается, прерывается или даже имеет охлаждающий эффект во время газообмена.Как правило, передача тепла от горячих дымовых газов к поршню происходит в основном за счет конвекции, и лишь небольшая часть является результатом излучения.

    Изображение: Рабочие температуры поршня
    Кредиты: [3]

    Тепло, выделяемое во время сгорания, частично поглощается поршнем. Большая часть тепла передается через площадь кольца поршня (около 70%). Юбка поршня отводит 25% тепла, а остальное передается на поршневой палец, шатун и масло.Более высокая частота вращения двигателя означает более высокую температуру поршня . Это происходит потому, что накопленное тепло не успевает рассеяться между двумя последовательными циклами сгорания. В то же время более высокая нагрузка на двигатель означает более высокую температуру поршня, потому что при этом сгорает больше воздушно-топливной смеси, которая выделяет больше тепла.

    Изображение: Распределение температуры в поршне бензинового двигателя
    Кредит: [6]

    Изображение: Распределение температуры в поршне дизельного двигателя с каналом охлаждения
    Кредит: [6]

    Изображение: Тепловая нагрузка поршня
    Кредиты: [7]

    Что касается такта расширения, продолжительность действия тепловой нагрузки от сгорания очень мала.Следовательно, только очень небольшая часть составляющей массы поршня, вблизи поверхности на стороне сгорания, следует за циклическими колебаниями температуры. Таким образом, почти вся масса поршня достигает квазистатической температуры, которая, однако, может иметь значительные локальные изменения.

    Охлаждение поршня

    По мере увеличения удельной мощности в современных двигателях внутреннего сгорания поршни подвергаются возрастающим тепловым нагрузкам. Поэтому эффективное охлаждение поршня требуется чаще, чтобы обеспечить безопасность эксплуатации.

    Изображение: 2009 Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) Головка поршня и масляная форсунка
    Кредит: GM

    Температуру поршня можно снизить за счет циркуляции масла в средней части поршня. Это может быть достигнуто с помощью маслоструйных устройств, установленных на блоке цилиндров, которые впрыскивают моторное масло через отверстие, когда поршень находится близко к нижней мертвой точке (НМТ).

    Компания Tenneco Powertrain разработала новый стальной поршень для дизельных двигателей, который она спроектировала с «герметичной на весь срок службы» охлаждающей камерой в головной части, что позволяет поршням безопасно работать при температурах в головке более чем на 100 ° C выше действующих ограничений.

    Изображение: технология охлаждения поршня EnviroKool
    Кредит: Tenneco

    Для формирования коронки EnviroKool внутри поршня с помощью сварки трением создается встроенный охлаждающий канал, который затем заполняется высокотемпературным маслом и инертным газом. Эта камера постоянно закрыта приварной заглушкой. Согласно Tenneco Powertrain, технология EnviroKool позволяет преодолеть температурные ограничения обычных открытых галерей, в которых в качестве теплоносителя используется смазочное масло.

    Типы поршней

    Геометрия поршня ограничена из-за кубатуры ДВС. Поэтому основной способ повышения механического и термического сопротивления поршня — увеличение его массы. Это не рекомендуется, потому что поршень с большой массой имеет большую инерцию, которая преобразуется в высокие динамические силы, особенно при высоких оборотах двигателя. Сопротивление поршня можно улучшить за счет оптимизации геометрии, но всегда будет компромисс между массой, механическим и термическим сопротивлением.

    На первый взгляд поршень кажется простым компонентом, но его геометрия довольно сложна:

    Изображение: Техническое описание дизельного поршня
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Техническое описание бензинового поршня
    Кредит: Kolbenschmidt

    Обозначения:

    1. Диаметр чаши
    2. днище поршня
    3. камера сгорания (чаша)
    4. кромка днища поршня
    5. верхняя площадка поршня
    6. канавка компрессионного кольца
    7. посадочная площадка кольца
    8. основание канавки
    9. углубление под кольцо
    10. стороны канавки
    11. канавка маслосъемного кольца
    12. отверстие возврата масла
    13. выступ поршневого пальца
    14. расстояние до канавки
    15. канавка для стопорного кольца
    16. расстояние до ступицы поршня
    17. расстояние до ступицы поршня
    18. ступенчатый край
    19. Диаметр поршня 90 ° C относительно отверстия 90 под поршневой палец 014
    20. отверстие под поршневой палец
    21. глубина чаши
    22. юбка
    23. зона кольца
    24. высота сжатия поршня
    25. длина поршня
    26. канал маслоохладителя
    27. держатель кольца
    28. втулка болта
    29. окно измерения диаметра
    30. развал коронки

    Как видите, между дизельными и бензиновыми поршнями есть существенные различия.

    Поршни дизельного двигателя должны выдерживать более высокие давления и температуры, поэтому они больше, крупнее и тяжелее. Они могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов, стали или их комбинации. Поршень дизеля содержит часть камеры сгорания в головке поршня. Из-за формы поперечного сечения головки поршня поршень дизельного двигателя также называют поршнем с головкой омега.

    Поршни для бензиновых двигателей легче и предназначены для более высоких оборотов двигателя.Они изготавливаются из алюминиевых сплавов и обычно имеют плоскую головку. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (DI) имеют специальные головки, позволяющие направлять поток топлива качающимся движением.

    Ниже вы можете увидеть несколько изображений дизельных и бензиновых (бензиновых) двигателей в высоком разрешении.

    Изображение: LS9 6.2L V-8 SC поршень (алюминий, бензин / бензиновый двигатель с непрямым впрыском)
    Кредит: GM

    Изображение: Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) поршень (алюминиевый, бензиновый / бензиновый двигатель с прямым впрыском)
    Кредит: GM

    Изображение: Поршень дизельного двигателя автомобиля с кольцами (алюминий, дизель)
    Кредит: Kolbenschmidt

    Изображение: Поршень из моностали (сталь, дизель) )
    Кредит: Tenneco

    Материалы поршней

    Большинство поршней для автомобильной промышленности изготавливаются из алюминиевых сплавов .Это потому, что алюминий легкий, обладает достаточной механической прочностью и хорошей теплопроводностью. Есть тяжелые применения, коммерческие автомобили, в которых используются поршни из стали , которые более устойчивы к более высоким давлениям и температурам в камере сгорания.

    Алюминиевые поршни производятся из литых или кованых жаропрочных алюминиево-кремниевых сплавов. Есть три основных типа алюминиевых поршневых сплавов. Стандартный поршневой сплав представляет собой эвтектический сплав Al-12% Si, содержащий дополнительно ок.По 1% каждого из Cu, Ni и Mg [3].

    Основными алюминиевыми сплавами для поршней являются [3]:

    • эвтектический сплав (AlSi12CuMgNi): литой или кованый
    • заэвтектический сплав (AlSi18CuMgNi): литой или кованый
    • специальный эвтектический сплав (AlSi12Cu4Ni только
      • , потому что
    • cast2Mg) алюминиевый сплав имеет более низкую прочность, чем чугун, поэтому необходимо использовать более толстые секции, поэтому не все преимущества легкого веса этого материала реализуются. Кроме того, из-за более высокого коэффициента теплового расширения алюминиевые поршни должны иметь больший рабочий зазор.С другой стороны, теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у железа. Это, вместе с большей толщиной используемых секций, позволяет алюминиевым поршням работать при температурах примерно на 200 ° C ниже, чем чугунные [8].

      В некоторых случаях прочность и износостойкость поршней из алюминиевого сплава недостаточны для удовлетворения требований по нагрузке, поэтому используются черные материалы (например, чугун, сталь). Существует несколько методов использования черных металлов в производстве поршней:

      • в качестве местного армирования, вставок из черных металлов (т.е.g., опоры колец)
      • в виде удлиненных частей композитных поршней (например, днища поршня, болтов)
      • поршней, полностью изготовленных из чугуна или кованой стали

      Изображение: композитный поршень для тяжелого двигателя — поперечное сечение
      Кредит: [8]

      Изображение: Композитный поршень для дизельных судовых двигателей
      Кредит: Warstila

      В поршнях и поршнях используются два типа черных металлов компоненты [6]:

      • чугун :
        • аустенитный чугун для держателей колец
        • чугун с шаровидным графитом для поршней и юбок поршней
      • сталь
        • хромомолибденовый сплав (42CrMo4)
        • хромомолибден-никелевый сплав (34CrNiMo6)
        • молибден-ванадиевый сплав (38MnVS6)

      чугун обычно имеют содержание углерода> 2%.Поршни высоконагруженных дизельных двигателей и другие высоконагруженные компоненты двигателей и конструкции машин преимущественно изготавливаются из сферолитического чугуна M-S70. Этот материал используется, например, для изготовления цельных поршней и юбок поршней в композитных поршнях [6].

      Сплавы железа, обозначенные как стали, обычно имеют содержание углерода менее 2%. При нагревании они полностью превращаются в ковкий (пригодный для ковки) аустенит. Поэтому сплавы железа отлично подходят для горячей штамповки, такой как прокатка или ковка.

      Поршневые технологии

      Существует несколько передовых поршневых технологий, каждая из которых имеет целью увеличить механическое и / или термическое сопротивление, снизить коэффициент трения или общую массу (сохраняя в то же время механические и термические свойства).

      Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых на заводе Kolbenschmidt , каждый с уникальными технологиями.

      Изображение: Поршень дизеля с охлаждающим каналом, втулкой болта и держателем кольца
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Шарнирно-сочлененный поршень дизеля с кованной верхней стальной частью и алюминиевой юбкой
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Поршень бензинового двигателя в облегченной конструкции LiteKS® с держателем кольца
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Литые держатели колец из чугуна многократно увеличивают долговечность первой кольцевой канавки дизельных поршней.Kolbenschmidt является лидером в разработке соединения Alfin с держателем кольца
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Канавки под кольцо с твердым анодированием предотвращают износ и микросварку поршней для бензиновых двигателей
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Поршни KS Kolbenschmidt имеют специальное покрытие LofriKS®, NanofriKS® или графит на юбке поршня. Они уменьшают трение внутри двигателя и обеспечивают хорошие характеристики при аварийной работе. Покрытия LofriKS® также используются по акустическим причинам.Их использование сводит к минимуму шумы от хлопка поршня. NanofriKS® является дальнейшим развитием испытанного и испытанного покрытия LofriKS® и дополнительно содержит наночастицы оксида титана для повышения износостойкости и долговечности покрытия.
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Юбки поршней с железным покрытием (Ferrocoat ®) гарантируют надежную работу при использовании в алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров (Alusil®).
      Кредит: Kolbenschmidt

      Изображение: Отверстия поршневого пальца специальной формы (Hi-SpeKS®) повышают динамическую грузоподъемность станины поршневого пальца, тем самым увеличивая долговечность поршня
      Кредит: Kolbenschmidt

      Ниже вы можете найти примеры современных поршней, производимых компанией Tenneco Powertrain (ранее Federal Mogul) , каждый из которых отличается уникальными технологиями.

      Изображение: Поршень Elastothermic® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств)

      Характеристики: Поршень с охлаждающим каналом
      улучшает мощность и расход топлива бензиновых двигателей уменьшенных размеров
      — Канал эластотермического охлаждения снижает температуру днища поршня на около 30 ° C.
      — снижение температуры первой кольцевой канавки примерно на 50 ° C, что приводит к уменьшению отложений нагара и износа канавок и колец для длительного срока службы; низкий расход масла и удар на
      ; зажигание

      Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

      Изображение: Алюминиевые поршни дизельного двигателя

      Характеристики:
      — оптимизированное расположение каналов для максимального охлаждения может привести к снижению температуры обода барабана до 10%
      — улучшенный боковой заброс методы значительно улучшают конструктивную устойчивость (даже при тонкостенных конструкциях)
      — реструктуризация обода камеры сгорания и дно стакана может увеличить усталостный ресурс до 100%.

      Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

      Изображение: поршни для дизельных двигателей из моностали (стальные поршни для дизельных автомобилей большой грузоподъемности или промышленного применения)

      Поршень Monosteel® обеспечивает прочность и охлаждающую способность, чтобы удовлетворить самые жесткие требования к двигателям на рынках тяжелых и промышленных двигателей, включая новое поколение давлений срабатывания двигателя, необходимых для дорожных правил Евро VI и выше.

      Прочная конструкция, состоящая из сварных с помощью инерционной сварки кованых стальных секций, образующих большие охлаждающие галереи, позволяет поршням Monosteel выдерживать возрастающие механические нагрузки. Эволюция Monosteel включает в себя последние разработки для промышленных двигателей с большим диаметром цилиндра, а также использование тонкостенных легких поковок и отливок для дизельных двигателей легковых автомобилей.

      Основные характеристики продукта:
      — большая закрытая структурная галерея с превосходным охлаждением обода чаши и кольцевой канавки, уменьшающим деформацию канавки и улучшающим контроль масла и газового уплотнения
      — профилированное отверстие под палец без втулки
      — юбка по всей длине для стабильного поршня динамика, снижение риска кавитации гильзы и улучшение кольцевого уплотнения.
      — процесс обеспечивает гибкость материала с возможностью выбора материала коронки для уменьшения коррозии или окисления и / или выбора материала юбки для повышения технологичности.

      Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

      Изображение: Поршни с покрытием EcoTough® (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких или тяжелых автомобилей)

      Поршень с покрытием EcoTough® обеспечивает важные преимущества, помогающие удовлетворить потребности клиентов в более эффективные конструкции двигателей, в том числе сниженный расход топлива и выбросы CO 2 . Он сочетает в себе низкий износ и низкое трение в одном применении и снижает расход топлива на 0,8% по сравнению с обычными покрытиями поршней.

      Ключевые преимущества:
      — совместима с существующей и усовершенствованной отделкой внутренних отверстий цилиндров и может быть беспрепятственно внедрена в серийное производство двигателей в качестве рабочих изменений
      — состав обеспечивает большую толщину, чем поршни с традиционными покрытиями, обеспечивая дополнительную защиту
      — соответствует строгим экологическим стандартам ; не содержит токсичных растворителей.
      — запатентованное усовершенствованное покрытие юбки поршня с твердыми смазочными материалами и армированием углеродными волокнами, специально разработанное для тяжелых условий работы с бензином.
      — Снижение трения в силовом цилиндре (поршень + кольца) на 10% по сравнению сстандартные покрытия, повышение экономии топлива до 0,4% / сокращение выбросов CO 2 в европейских испытаниях ездового цикла
      — уменьшение износа на 40% по сравнению со стандартными бензиновыми покрытиями, повышенная надежность современных бензиновых двигателей с наддувом DI
      — EcoTough® — это запатентованное покрытие FM

      Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

      Изображение: Поршень DuraBowl® (алюминиевый поршень для дизельных легких или тяжелых автомобилей)

      Усиление поршня DuraBowl® Частичное переплавление кромки чаши :
      — чрезвычайное улучшение структуры алюминиевого материала, созданное локализованным переплавом с использованием технологии TIG.
      — до 4 раз улучшенная долговечность в двигателях с высокой удельной мощностью по сравнению с поршнями без переплавки барабана.Допускает форму камеры сгорания, подвергающуюся высоким нагрузкам.
      — Технология FM DuraBowl® расширяет пределы алюминиевых поршней в самых сложных условиях за счет увеличения усталостной прочности (циклов) поршня

      Авторы и права: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

      Изображение: Elastoval II сверхлегкие поршни (алюминиевый поршень для бензиновых / бензиновых легких транспортных средств)

      Технология бензиновых поршней Avanced Elastoval® II основана на:
      — глубоких карманах под короной
      — наклонных боковых панелях
      — облегченной конструкции опоры пальца
      — тонких стенках 2.5 мм
      — оптимизированная площадь юбки и гибкость
      — Высокоэффективный сплав FM S2N

      Особенности и преимущества:
      — снижение веса на 15% по сравнению с бензиновыми поршнями предыдущего поколения
      — обеспечивает удельную мощность до 100 кВт / л
      — оптимизировано характеристики шума и трения
      Совместимость с опцией держателя кольца alfin для увеличения пикового давления в цилиндре и устойчивости к детонации

      Кредит: Tenneco Powertrain (Federal Mogul)

      Часто задаваемые вопросы о поршнях

      Для чего используются поршни?

      Поршни используются в двигателях внутреннего сгорания для передачи усилия на шатун и коленчатый вал, создавая крутящий момент двигателя.Поршни преобразуют давление газа из камеры сгорания в механическую силу.

      Что такое поршень и как он работает?

      Поршень — это компонент двигателя внутреннего сгорания, сделанный из алюминия или стали, используемый для преобразования давления газа из камеры сгорания в механическую силу, передаваемую на шатун и коленчатый вал.

      Из чего сделан поршень?

      Поршень может быть изготовлен из цветных металлов, алюминия (Al) или черных металлов, таких как чугун или сталь .

      Какие бывают два типа поршневых колец?

      Два типа поршневых колец: компрессионные кольца и масляные кольца.

      Какие два основных типа поршневых двигателей?

      Двумя основными типами поршневых двигателей являются: дизельный, поршневой двигатель и бензиновый (бензиновый) двигатель, поршень. Функция материала, два основных типа поршня: алюминиевый поршень и стальной поршень .

      Как долго должны служить поршни?

      Поршень должен служить в течение всего срока службы автомобиля, если условия эксплуатации являются номинальными (нормальная смазка, регулярное обслуживание двигателя, отсутствие чрезмерной нагрузки, отсутствие чрезмерной температуры). В нормальных условиях эксплуатации поршень должен прослужить не менее 300000 км до 500000 км и более.

      Что вызывает отверстия в поршнях?

      Обычно аномально высокие температуры вызывают плавление поршней, или детонация двигателя может вызвать трещины в поршнях.Неисправные форсунки могут подавать чрезмерное количество топлива в цилиндры, что может вызвать аномально высокую температуру сгорания и частично оплавить поршни.

      Как узнать, повреждены ли поршни?

      Если поршень поврежден, наиболее вероятными симптомами являются: потеря мощности из-за потери сжатия, чрезмерный дым в выхлопе или необычный шум двигателя.

      Можно ли починить сломанный поршень?

      Сломанный поршень не подлежит ремонту, его необходимо заменить.Поршень имеет очень жесткие геометрические допуски, которые, скорее всего, не будут соблюдены после ремонта. Кроме того, их механические и термические свойства будут изменены после ремонта, что приведет к дальнейшим повреждениям. Сломанный поршень может вызвать серьезные повреждения блока цилиндров, шатуна, клапанов и т. Д. И должен быть немедленно заменен.

      Можно ли водить машину с неисправным поршнем?

      Вы можете ездить с плохим поршнем, но это не рекомендуется. Повреждение поршня может привести к значительному выходу из строя блока цилиндров, коленчатого вала, шатунов, клапанов и т. Д.Если не заменить поврежденный поршень, это может привести к полному отказу двигателя.

      Повредит ли мой двигатель удар поршня?

      Удар поршня повредит двигатель, оставьте без присмотра. Удар поршня в течение длительного времени приведет к повреждению гильзы цилиндра и самого поршня.

      Уходит ли поршень при нагревании?

      Поршень частично уходит, когда двигатель прогрет. Удар поршня вызван чрезмерным износом гильзы цилиндра или самого поршня.Когда двигатель нагревается, поршень имеет тепловое расширение, и зазор между поршнем и цилиндром уменьшается, что приводит к уменьшению ударов поршня.

      Могу ли я ехать с хлопком поршня?

      Можно ездить с хлопком поршня, но долго водить не рекомендуется. Удар поршня вызовет износ самого поршня и гильзы цилиндра. Удар поршня также может вызвать трещины в поршне, что может привести к полному отказу двигателя, если его оставить без присмотра.

      Что вызывает износ юбки поршня?

      Износ юбки поршня вызван недостаточной смазкой гильзы цилиндра маслом.В нормальном рабочем состоянии система смазки разбрызгивает масло на цилиндры, чтобы избежать прямого контакта между юбкой поршня и цилиндром. При неисправности системы смазки или недостаточном уровне масла на стенках цилиндра будет недостаточно масла, и юбка поршня будет значительно изнашиваться.

      Ссылки

      [1] Клаус Молленхауэр, Хельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer, 2010 г.
      [2] Хироши Ямагата, Наука и технология материалов в автомобильных двигателях, Woodhead Publishing in Materials, Кембридж, Англия, 2005 г. .
      [3] The Aluminium Automotive Manual, European Aluminium Association, 2011.
      [4] Heisler, Heinz, Vehicle and Engine Technology, Society of Automotive Engineers, 1999.
      [5] QinZhaoju et al., Поршневая термомеханическая муфта дизельного двигателя моделирование и многопрофильная оптимизация проекта, Примеры в теплотехнике, Том 15, ноябрь 2019 г.
      [6] Испытания поршней и двигателей, Mahle GmbH, Штутгарт, 2012 г.
      [7] Скотт Кеннингли и Роман Моргенштерн, Тепловые и механические нагрузки в Область чаши сгорания легковых дизельных поршней из AlSiCuNiMg; Пересмотрено с акцентом на расширенный анализ методом конечных элементов и инструментальные методы тестирования двигателей, Federal Mogul Corporation, SAE Paper 2012-01-1330.
      [8] T.K. Гарретт и др., Автомобиль, 13-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, 2001.
      [9] Н. Долатабади и др., Об идентификации событий удара поршня в двигателях внутреннего сгорания с использованием трибодинамического анализа, Механические системы и обработка сигналов, Том 58 –59, июнь 2015 г., страницы 308-324, Elsevier, 2014.
      [10] Клаус Молленхауэр и Гельмут Чоеке, Справочник по дизельным двигателям, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

      По любым вопросам, наблюдениям и запросам по этой статье , используйте форму комментария ниже.

      Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

      Все, что вы когда-либо хотели знать о поршнях — Характеристика — Автомобиль и водитель

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Кусочки алюминия внутри вашего двигателя живут в огненном аду. При полностью открытой дроссельной заслонке и 6000 об / мин поршень бензинового двигателя подвергается воздействию силы почти 10 тонн каждые 0.02 секунды, поскольку повторяющиеся взрывы нагревают металл до температуры более 600 градусов по Фаренгейту.

      В наши дни этот цилиндрический Аид жарче и интенсивнее, чем когда-либо, а с поршнями, вероятно, станет только хуже. По мере того, как автопроизводители стремятся к повышению эффективности, производители поршней готовятся к будущему, в котором самые мощные безнаддувные бензиновые двигатели вырабатывают 175 лошадиных сил на литр по сравнению со 130 сегодня. С турбонаддувом и увеличенной мощностью возникают еще более жесткие условия. За последнее десятилетие рабочие температуры поршней поднялись на 120 градусов, а пиковое давление в цилиндрах увеличилось с 1500 фунтов на квадратный дюйм до 2200.

      Поршень рассказывает историю двигателя, в котором он находится. Заводная головка может показывать отверстие, количество клапанов и то, впрыскивается ли топливо непосредственно в цилиндр. Однако конструкция и технология поршня также могут многое сказать о более широких тенденциях и проблемах, стоящих перед автомобильной промышленностью. Чтобы придумать изречение: как автомобиль едет, так и двигатель; и как двигатель едет, так и поршень. Стремясь к повышению топливной экономичности и снижению выбросов, автопроизводители требуют более легких поршней с низким коэффициентом трения, способных выдерживать более жесткие условия эксплуатации.Именно эти три проблемы — долговечность, трение и масса — отнимают рабочие дни поставщиков поршней.

      Во многих отношениях развитие бензиновых двигателей идет по пути, проложенному дизелями 15 лет назад. Чтобы компенсировать 50-процентное увеличение пикового давления в цилиндре, некоторые алюминиевые поршни теперь имеют железную или стальную вставку для поддержки верхнего кольца. Самым горячим бензиновым двигателям скоро потребуется охлаждающий канал или закрытый канал на нижней стороне головки, который более эффективно отводит тепло, чем современный метод простого распыления масла на нижнюю часть поршня.Сквиртеры выстреливают маслом в небольшое отверстие в нижней части поршня, которое питает галерею. Однако эту, казалось бы, простую технологию нелегко изготовить. Создание полого канала означает отливку поршня в виде двух частей и их соединение посредством трения или лазерной сварки.

      На поршни приходится не менее 60 процентов трения двигателя, и улучшения здесь напрямую влияют на расход топлива. Снижающие трение пластыри, пропитанные графитом, нанесенные трафаретной печатью на юбку, теперь стали почти универсальными.Поставщик поршней Federal-Mogul экспериментирует с конической поверхностью масляного кольца, которая позволяет уменьшить натяжение кольца без увеличения расхода масла. Более низкое трение кольца может разблокировать до 0,15 лошадиных сил на цилиндр.

      Автопроизводители также жаждут новых покрытий, снижающих трение между деталями, которые трутся или вращаются друг о друга. Твердое и скользкое алмазоподобное покрытие, или DLC, перспективно для гильз цилиндров, поршневых колец и пальцев на запястье, где оно может устранить необходимость в подшипниках между пальцем и шатуном.Но это дорого и мало применяется в современных автомобилях.

      «[Производители] часто обсуждают DLC, но вопрос о том, попадут ли они в серийные автомобили или нет, — говорит Йоахим Вагенбласт, старший директор по разработке продукции немецкого поставщика автозапчастей Mahle.

      Все более сложное компьютерное моделирование и более точные методы производства также позволяют создавать более сложные формы. В дополнение к чашам, куполам и углублениям клапана, необходимым для зазора и достижения определенной степени сжатия, асимметричные юбки имеют меньшую и более жесткую область на упорной стороне поршня, чтобы уменьшить трение и концентрацию напряжений.Переверните поршень, и вы увидите конические стенки толщиной чуть более 0,1 дюйма. Более тонкие стенки требуют более жесткого контроля допусков, которые уже измеряются в микронах или тысячных долях миллиметра.

      Более тонкие стены также требуют лучшего понимания теплового расширения объекта, который иногда должен нагреваться ниже нуля до нескольких сотен градусов за считанные секунды. Металл в вашем двигателе не расширяется равномерно при нагревании, поэтому для оптимизации допусков требуется опыт проектирования и возможности точной обработки для создания небольших эксцентриситетов в деталях.

      «Все, что мы делаем, не бывает прямым или круглым», — говорит Кери Вестбрук, директор по проектированию и технологиям Federal-Mogul. «Мы всегда вносим какую-то компенсацию».

      Поршни дизельных двигателей претерпевают собственную эволюцию, поскольку пиковое давление в цилиндрах возрастает до 3600 фунтов на квадратный дюйм. Mahle и Federal-Mogul прогнозируют переход от литого алюминия к поршням из кованой стали. Сталь плотнее алюминия, но в три раза прочнее, что делает поршень более устойчивым к более высоким давлениям и температурам без увеличения веса.

      Сталь позволяет заметно изменить геометрию за счет уменьшения высоты сжатия поршня, определяемой как расстояние от центра пальца запястья до вершины заводной головки. На эту площадь приходится 80 процентов веса поршня, поэтому чем короче, тем легче. Важно то, что меньшая высота сжатия приводит не только к усадке поршней. Это также позволяет сделать блок двигателя короче и легче, так как высота палубы уменьшается.

      Mahle производит стальные поршни для новейших турбодизелей, таких как четырехкратный призер Ле-Мана Audi R18 TDI и двигатель Mazda LMP2 Skyactiv-D.Компания начнет поставки своих первых стальных поршней для легкового серийного дизельного двигателя, 1,5-литрового четырехцилиндрового двигателя Renault, в конце этого года.

      Неизменная актуальность двигателя внутреннего сгорания обусловлена ​​непрерывной эволюцией его компонентов. Поршни не сексуальны. Они не такие модные, как литий-ионные батареи, такие сложные, как трансмиссия с двойным сцеплением, и не такие интересные, как дифференциал с векторизацией крутящего момента. Тем не менее, после более чем столетия автомобильного прогресса поршни возвратно-поступательного действия продолжают вырабатывать большую часть энергии, которая движет нами.

      1. Феррари F136

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: Ferrari 458 Italia (показан) , 458 Spider

      Тип двигателя: DOHC V-8

      Рабочий объем: 274 куб. Дюймов, 4497 ​​куб.

      Удельная мощность: 125,0 л.с. / л.

      Макс.скорость двигателя: 9000 об / мин

      Диаметр отверстия: 3.70 дюйм

      Вес: 2,1 фунта

      2. Ford Fox

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: Ford Fiesta (показан) , Focus

      Тип двигателя: рядный трехцилиндровый с турбонаддувом DOHC

      Рабочий объем: 61 куб. Дюйм, 999 куб.

      Конкретный вывод: 123.1 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

      Диаметр цилиндра: 2,83 дюйма

      Вес: 1,5 фунта

      3. Cummins ISB 6,7

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: Ram Heavy Duty (показан)

      Тип двигателя: дизельный рядный шестицилиндровый двигатель с турбонаддувом

      Рабочий объем: 408 куб. Дюймов, 6690 куб.

      Конкретный вывод: 55.3 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 3200 об / мин

      Диаметр цилиндра: 4,21 дюйма

      Вес: 8,9 фунта

      4. Ford Coyote

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: Ford F-150, Mustang (показан)

      Тип двигателя: DOHC V-8

      Рабочий объем: 302 куб. Дюймов, 4951 куб.

      Конкретный вывод: от до 84.8 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 7000 об / мин

      Диаметр цилиндра: 3,63 дюйма

      Вес: 2,4 фунта

      5. Fiat Fire 1.4L Turbo

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Приложения: Dodge Dart; Fiat 500 Abarth (на рисунке) , 500L, 500 Turbo

      Тип двигателя: рядный четырехцилиндровый SOHC с турбонаддувом

      Рабочий объем: 83 куб. Дюйма, 1368 куб.

      Конкретный вывод: от до 117.0 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

      Диаметр цилиндра: 2,83 дюйма

      Вес: 1,5 фунта

      6. Cummins ISX15

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: тяжелых грузовика (показан International Prostar)

      Тип двигателя: дизельный рядный шестицилиндровый SOHC с турбонаддувом

      Рабочий объем: 912 куб. Дюймов, 14 948 куб.

      Конкретный вывод: от до 40.1 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 2000 об / мин

      Диаметр цилиндра: 5,39 дюйма

      Вес: 26,4 фунта

      7. Chrysler LA-Series Magnum V-10

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: Dodge Viper (показан)

      Тип двигателя: толкатель V-10

      Рабочий объем: 512 куб. Дюймов, 8382 куб.

      Конкретный вывод: 76.4 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 6400 об / мин

      Диаметр цилиндра: 4,06 дюйма

      Вес: 2,8 фунта

      8. Ford EcoBoost 3.5L

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Приложения: Ford Expedition, Explorer Sport, F-150 (показан) , Taurus SHO, Transit; Линкольн МКС, МКТ, Навигатор

      Тип двигателя: с двойным турбонаддувом DOHC V-6

      Рабочий объем: 213 куб. Дюймов, 3496 куб.

      Конкретный вывод: от до 105.8 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

      Диаметр цилиндра: 3,64 дюйма

      Вес: 2,6 фунта

      9. Toyota 2AR-FE

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Приложения: Scion TC (показан) ; Тойота Камри, РАВ4

      Тип двигателя: DOHC рядный четырехцилиндровый

      Рабочий объем: 152 куб. Дюйма, 2494 куб.

      Конкретный вывод: от до 72.2 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 6500 об / мин

      Диаметр цилиндра: 3,54 дюйма

      Вес: 2,5 фунта

      10. Цепная пила Stihl MS441

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Применения: MS441 Цепная пила C-M Magnum (на рисунке) , MS441 Цепная пила C-MQ Magnum

      Тип двигателя: двухтактный одноцилиндровый

      Рабочий объем: 4 куб. Дюйма, 71 куб.

      Конкретный вывод: 79.7 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 13500 об / мин

      Диаметр цилиндра: 1,97 дюйма

      Вес: 0,4 ​​фунта

      11. Chrysler Hellcat 6.2L

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Приложения: Dodge Challenger SRT Hellcat

      Тип двигателя: толкатель V-8 с наддувом

      Рабочий объем: 376 куб. Дюймов, 6166 куб.

      Конкретный вывод: 114.7 л.с. / л

      Макс.скорость двигателя: 6200 об / мин

      Диаметр цилиндра: 4,09 дюйма

      Вес: 3,0 фунта

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      По мере увеличения нагрузки на поршни возрастают и требования к шатунам. Более высокое давление сгорания приводит к большим нагрузкам на стержни, соединяющие поршни с кривошипом.За редким исключением экзотических деталей из титана, шатуны обычно либо изготавливаются из порошковой стали, сжимаются и нагреваются в форме, либо выковываются из стальной заготовки для более эффективных применений. Главный технологический сдвиг — это треснувшие крышки шатунов как для металлических, так и для кованых шатунов. Раньше шток и крышка шатунной шейки изготавливались как отдельные детали. Стержни с треснувшими крышками выходят из формы как одна деталь в форме гаечного ключа. Конец шатунной шейки протравливается, а затем сжимается надвое.Полученная неровная поверхность улучшает выравнивание; обеспечивает более надежное соединение крышки со стержнем; и позволяет получить более тонкий и легкий узел шатуна.

      РОЙ РИТЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МИХИЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

      Неметаллические поршни: Керамика и композиты обладают привлекательностью меньшего теплового расширения, меньшего веса и большей прочности и жесткости по сравнению с алюминием.В 1980-х годах Mercedes-Benz использовал грант правительства Германии для создания двигателя 190E с поршнями из углеродного композита, который без проблем пробегал 15 000 миль. Несмотря на то, что технология хороша, производство было ограничивающим фактором. Исследование НАСА, проведенное в 1990 году, показало, что изготовление одного поршня из углеродно-углеродной заготовки стоило 2000 долларов. Альтернативой был трудоемкий процесс ручной укладки.

      Роторы Ванкеля: Хорошо, хорошо, мы знаем, что это не возвратно-поступательный поршень, но чугунный треугольный ротор является аналогом поршня двигателя Ванкеля, потому что он преобразует энергию сгорания в крутящий момент.Поскольку на горизонте нет новой Mazda RX, наша единственная надежда на роторное возрождение, похоже, — это Audi, которая дразнила нас расширителем диапазона типа Ванкеля в своей гибридной концепции Audi A1 e-tron 2010 года.

      Овальные поршни: В то время, когда двухтактные двигатели для мотоциклов были нормой, Honda представила четырехтактный двигатель на Мировом Гран-при мотоциклов в 1979 году. Он считается одним из самых странных двигателей в истории. Мотоцикл Honda NR500 GP был оснащен двигателем V-4 с V-образным углом в 100 градусов, овальными цилиндрами с восемью клапанами на каждом и двумя шатунами на поршень.Герметизация овальных поршней оказалась сложной задачей (первоначально компания Соитиро Хонда поставляла поршневые кольца для Toyota), но это было одной из наименьших проблем команды. Мотоциклы регулярно снимались с гонок World GP и иногда не попадали в квалификацию. В течение трех лет Honda вернулась к традиционному двухтактному гоночному двигателю.

      Двигатели с оппозитными поршнями : Дизельный двухтактный двигатель с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC) EcoMotors обеспечивает повышение эффективности на целых 15 процентов по сравнению с обычным двигателем с воспламенением от сжатия.Поместив камеру сгорания между двумя поршнями, компания устранила головки цилиндров и клапанный механизм, которые являются источниками значительных потерь тепла и трения. Двигатель OPOC с меньшим количеством деталей также должен быть дешевле и легче, если он не окажется на полке с фантастическим карбюратором Fish.

      Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

      Использование поршней в различных секторах

      От промышленных машин до двигателей транспортных средств, поршни используются в большом количестве и разнообразны. Поршни также бывают разных размеров и конструкций.

      Чтобы удовлетворить многие потребности, производители поршней используют широкий спектр материалов для изготовления этих деталей.

      Здесь мы представляем вам использование поршней в различных секторах; автомобильная, промышленная и медицинская.

      Применение поршней в автомобильной промышленности

      Наиболее распространенное применение поршней (и, пожалуй, самое полезное) — в двигатели автотранспортных средств.Спросите любого автомобильного эксперта или механика, и они расскажу вам, как поршень является одной из самых важных частей транспортного средства.

      Причина? В каждом автомобиле с поршневым двигателем для движения используются поршни. Эти двигатели также называются, как можно думаю, поршневые двигатели.

      Источник: http://3docean.net

      Что такое поршневой двигатель?

      Поршневой двигатель, как следует из названия, использует поршневой или поршни для вращения. Поршень движется в смазанном цилиндре.Его Движение приводит в движение коленчатый вал, который также является одной из важнейших частей поршневого двигателя. Коленчатый вал, в свою очередь, соединяется с другие компоненты для перемещения автомобиля.

      Чтобы поршневой цилиндр был почти герметичным, производители рекомендуют конкретные значения зазора между поршнем и стенки цилиндров. Это обычно называется поршневой зазор. Внизу также есть рекомендованное пространство, известное как зазор деки поршня. Опять же, этот разрыв следует сохранить на все время для правильной работы этого важного компонента.

      Основная функция поршня в двигателе — преобразовывать давление горячих газов в энергию вращения. Поскольку поршень в цилиндрах двигателя работает в высокотемпературной среде, материал, из которого он изготовлен, не должен легко плавиться. Производители автомобильных поршней часто используют алюминий для изготовления этих деталей. Также используется железо. Однако это не популярный материал для поршней.

      Конфигурации поршневого двигателя

      Поршневые двигатели часто называют по количеству цилиндров. использует.Поскольку в большинстве двигателей используется по одному поршню в каждом цилиндре, оказывается, что Название двигателя обозначает количество поршней. Например, четырехцилиндровый двигатель означает, что двигатель содержит четыре цилиндра и, следовательно, четыре поршня.

      Поршень в расточке цилиндра ритмично перемещается на следующие стадии: впуск топливовоздушной смеси, сгорание и отвод выхлопных газов. Каждый из эти фазы представляют собой так называемый ход поршня. Для правильной работы поршневого двигателя все эти штрихи должны происходить в нужное время и правильно.Обычно это зависит от положения поршня, состояния его головки и др. ситуации, не связанные с поршнем.

      Если в двигателе не используется один цилиндр, он будет иметь поршневой комплект, состоящий из двух или более из них. части. В меньших двигателях используется один или два поршня. К ним относятся большинство поршневых мотоциклов. двигатели, используемые в газонокосилки и др. Более крупные, например поршневые двигатель самолета, будет иметь много поршней и производить невероятную мощность.

      Конструкция автомобильного поршня незначительно отличается через разные поршни.Размеры тоже. Общий, эти детали двигателя выглядят почти одинаково и работают одинаково. Поршень дизельного двигателя похож на поршень двигателя, работающего на бензине. Обычно владелец транспортного средства предпочтения диктуют тип поршня тип для использования.

      Система поршневого топливного двигателя зависит от типа топлива, которое предполагается использовать в двигателе, и редко от типа поршня. Не имеет значения даже поршневой цилиндр в сборе, который остается одинаковым как для дизельных, так и для бензиновых двигателей.

      Автомобильные детали поршня

      Источник: http: // www.silverfoxtractorspares.com

      Поршни двигателя состоят из нескольких частей:

      Корона или головка, юбка, кольца и кольцевые канавки, штифт кисти и его подшипники и крепеж, шатун и его подшипники и болты. Среди этих деталей поршня кольца изнашиваются. из самых быстрых. Хорошо то, что вы можете заменить их по отдельности.

      Иногда поршневой узел содержит несколько деталей, требующих замены. Тогда потребуется поршневой комплект. Он состоит из нескольких компонентов.Цена поршня и цена поршневого комплекта варьируются в зависимости от розничной торговли. Поставщики автомобильных поршней или розничные продавцы будут иметь разные ставки на эту деталь. Это зависит от модели, материала и других факторов. Сумма может составлять от 200 до 500 долларов и более.

      Другое применение поршня в автомобиле

      , мы рассмотрели использование поршней в двигателе двигателя. транспортных средств. Но это не единственное место, где нужны поршни. Тормоз Система также полагается на поршни для работы.Хотя здесь используются поршни меньше по размеру и менее прочные, они играют важную роль в управлении транспортное средство. Поршень используется в тормозах включают:

      Источник: http://www.opgi.com

      Дисковые тормоза — Дисковые тормоза используют суппорты для удержания механизм, который прижимает тормозные колодки к тормозным дискам. Внутри суппортов находятся поршни. Суппорт с плавающим поршнем содержит один поршневой, в то время как фиксированный суппорт использует 2 или более. 1-поршневой суппорт в основном используется в небольших автомобилях, где большой останавливающая сила не нужна.Тоже 2-х поршневой тормозной суппорт.

      В системе с 2 поршневыми суппортами по одному поршню с каждой стороны тормозного диска. А 4 поршневой тормозной суппорт означает по два поршня с каждой стороны. Потому что количество поршней ни на одном стороны должны быть равны, другие типы фиксированных суппортов включают 6-поршневой суппорт и 8-цилиндровый. поршневой суппорт.

      Поршневые тормоза с большим мощность торможения обычно используют 4 поршневые суппорты и называются 4-х поршневыми тормозами. А 6-поршневой тормоз и 8-поршневой тормоз устройства обычно используются в тормозных системах для тяжелых условий эксплуатации больших транспортных средств.Они производят более высокое тормозное усилие, поскольку зажимают тормоз. ротор с большей силой.

      Источник: http://www.evilution.co.uk

      Барабанные тормоза — барабанные тормоза используют поршни для торможения. сила. В отличие от дисковых тормозов, здесь поршни перемещают тормозные колодки, чтобы контакт с барабаном. Возвратные пружины оттягивают башмаки, когда педаль тормоза.

      Источник: http://www.amazon.com

      Главный цилиндр — Главный цилиндр содержит гидравлическую жидкость.Жидкость перемещается из резервуара в тормозные магистрали, шланги и цилиндр колес. Здесь находятся тормозные колодки или колодки. Жидкость должна быть вытеснена, и поршни в главном цилиндре служат для этой цели. Типичный главный цилиндр содержит два поршня, работающих вместе, чтобы реагировать на давление, оказываемое на педаль тормоза.

      Применения промышленных поршней

      Применение промышленных поршней сильно различается. Ты найдет эти устройства в системах автоматизации, машинах, которые оказывают давление на жидкости и многое другое.

      Источник: http://www.surpluscenter.com

      Одно из основных применений поршней в этом секторе — в воздухе компрессор. Компрессоры воздушные вдохните воздух, сожмите и выпустите его под высоким давлением. Клапаны машин для работать при требуемых уровнях давления. Поршень клапан, как и любой другой тип клапана, открывается чтобы позволить воздуху проходить. Машина может быть 1 или 2 поршневым воздушным компрессором. Это зависит от требуемой производительности.

      В поршневом насосе используются поршни возвратно-поступательного действия для вытеснения жидкостей.Они находят широкое применение, например, поршневой водяной насос. Эти типы насосы отличаются количество поршней. Это может быть 1,2 или 3-х поршневой водяной насос. В чем больше поршней, тем выше сила.

      Детали поршневого насоса тоже различаются. Дизайн тоже. В В двух словах, существуют поршневые гидронасосы. Другой общий поршень используется в промышленности, включая поршневой двигатель и поршневой лифт. Поршневой насос оказывает давление на жидкость предоставить высшие силы. Эти насосы можно встретить в строительной технике.А поршневой элеватор, как следует из названия, лифт который приводится в действие поршнем, движущимся внутри цилиндра.

      Источник: jeringa6.blogspot.com

      Медицинский поршень Приложение

      В медицинской промышленности одно из возможных применений поршней — это шприц. Поршневой шприц состоит из цилиндра, поршня и толкателя. Помимо шприца, существуют другие медицинские инструменты и оборудование, в которых используются поршни. К ним, помимо прочего, относится измерительное оборудование, которое подает определенные количества жидкости.Иногда в медицинских исследовательских учреждениях больниц можно встретить поршневой насос и поршневые гидравлические системы.

      Заключение
      Поршень

      используется во многих секторах и сферах применения. Автомобильная промышленность — одна из отраслей, где поршни используются чаще всего. Это не удивительно значит, рынок автомобильных поршней переживает рост. Посмотрев на использование поршни, возможно, вы захотите узнать о деталях, из которых изготовлены эти устройства. Проверять из нашей статьи о деталях и функциях поршневого двигателя.

      Поршни — обзор | Темы ScienceDirect

      C. Поршневые вентиляторы

      Поршневые вентиляторы используют поршень с электрическим приводом для подачи заданного объема в дыхательный контур. Объем определяется диаметром цилиндра и ходом поршня. Во многих моделях доступны сменные цилиндры в сборе для обеспечения различных дыхательных объемов. Ход управляется либо электронным, либо, что более типично, механическим рычажным механизмом для изменения рабочего объема цилиндра.В большинстве современных конструкций ход может быть изменен во время работы вентилятора. Во всех поршневых вентиляторах, кроме самых старых, система управления изменяет скорость двигателя для выбора скорости. В некоторых случаях соотношение I: E можно изменить. Поршневые вентиляторы доступны в размерах, подходящих для животных, от собак до новорожденных мышей. До недавнего времени поршневые вентиляторы не использовались в аппаратах для клинической анестезии, но теперь чрезвычайно сложный поршневой вентилятор с микропроцессорным управлением интегрирован в новые наркозные рабочие станции Dräger.

      Клапанная система используется для направления свежего газа сначала в цилиндр, затем к животному и, наконец, в выхлопное отверстие. Относительно несовместимые трубки используются для минимизации потери объема в трубках пациента. Поршневые вентиляторы изначально были разработаны для использования комнатного воздуха при атмосферном давлении, но часто можно использовать смеси анестезирующих газов. Для подключения к системе подачи анестезирующего газа обычно требуется резервуар с атмосферным давлением, из которого вентилятор мог бы работать, а также приспособления для удаления отработанного газа.Если газ подается под давлением непосредственно во впускное отверстие баллона, подаваемый объем будет больше указанного. Всегда следует консультироваться с производителем аппарата ИВЛ для получения рекомендаций относительно пригодности и необходимых соединений для анестезирующих газов.

      Выбор дыхательного объема обычно основывается на весе пациента, взятом из номограммы или диаграммы или полученном из опыта. Предполагается, что все пациенты типичны или нормальны. В поршневых аппаратах ИВЛ весь дыхательный объем доставляется пациенту независимо от давления в дыхательных путях.При отсутствии условий для установки максимального рабочего давления, а зачастую и при отсутствии манометра в дыхательных путях, вероятность баротравмы реальна. В дыхательный контур просто вставить манометр или другой датчик давления, который может помочь предотвратить или, по крайней мере, диагностировать проблему. И наоборот, если оральная эндотрахеальная трубка используется у грызунов, отсутствие манжеты приведет к разной утечке вокруг трубки. В этом случае выбранный дыхательный объем представляет собой сумму желаемого дыхательного объема и дополнительного объема, необходимого для компенсации утечки, что может учитывать некоторые из различных настроек вентилятора, о которых сообщается в литературе.

      Примером поршневого вентилятора является вентилятор для мелких животных Harvard Apparatus 683 (рис. 5-31). В этом аппарате ИВЛ используются сменные поршни для обеспечения различных дыхательных объемов. Циферблаты контролируют дыхательный объем и частоту, есть цифровой дисплей.

      Рис. 5-31. Harvard 683 Вентилятор для мелких животных. Этот тип вентилятора обычно используется для грызунов и, в более крупных моделях, для многих других исследовательских животных. Частота дыхания и дыхательный объем устанавливаются с помощью двух регуляторов, которые видны справа.Частота дыхания отображается на цифровом экране вверху справа. Дыхательный контур и соединения для свежего газа расположены в колонне клапана, показанной в правом нижнем углу, с соединением для отходящего газа на противоположной (вверху справа) стороне колонны клапана. Узел поршня находится в нижней левой части башни клапана.

      Кредит: Предоставлено Гарвардским аппаратом. Поршневые вентиляторы

      обычно прочные и надежные, но они требуют технического обслуживания. Очистка и правильная смазка важны для правильной работы, как и замена изношенных компонентов.Рекомендации, предоставленные изготовителем аппарата ИВЛ, должны соблюдаться, если аппарат ИВЛ должен работать в соответствии с конструкцией.

      Знакомство с поршнями | Успешное земледелие

      На своей ферме я выращиваю сладкую кукурузу на свежем рынке, но это не мешает мне узнать о методах выращивания других культур. Я всегда считал, что все, чему ты можешь научиться, имеет ценность. Дополнительным преимуществом новых знаний является то, что я могу применить их к чему-то еще в моей работе. Цель этой статьи — предоставить вам информацию, чтобы, если вам когда-либо придется покупать новый поршень для двигателя, вы можете сделать это как образованный потребитель.

      Анатомия поршня

      Каждый поршневой двигатель использует поршень для передачи химической энергии от сгорания механической работе, выполняемой коленчатым валом. Расширение топливно-воздушной смеси использует поршень как платформу для противодействия давлению сгорания в цилиндре, которое затем передает энергию коленчатому валу через шатун. Из-за формы поршня специалисты по двигателям часто называют его пробкой.

      Следующие термины описывают части поршня.

      • Корона. Это верхняя часть поршня, обращенная к камере сгорания в головке блока цилиндров. Заводная головка может быть плоской с вырезом для клапанов или без него. Это поршень с плоским верхом. Если заводная головка утопленная, значит, это выпуклый поршень. В зависимости от конструкции может быть утоплена вся корона или только область, отражающая форму камеры сгорания. Обратной стороной выпуклого поршня является выдвижной или куполообразный поршень. Этот стиль имеет арку, обращенную к камере сгорания головки блока цилиндров.Куполообразные поршни редко, если вообще когда-либо, используются в сельскохозяйственных двигателях.

      У многих дизелей плоская дека на ГБЦ. Таким образом, вся камера сгорания находится в углублении в днище поршня. Газовый двигатель всегда имеет камеру сгорания в головке блока цилиндров, но современные конструкции отражают значительную часть этой области в слегка утопленной тарелке. Это сделано для улучшения движения смеси и увеличения скорости пламени.

      • Кольцо земли. Это область на стороне поршня от днища до верхнего поршневого кольца, а затем материал между кольцами на стороне поршня.Кольцевой участок от верхнего кольца до короны также идентифицируется как объем щели. Это область, куда будет перемещаться топливно-воздушная смесь, а пламя — нет.

      В современных газовых двигателях верхнее кольцо расположено очень близко к головке (более тонкое кольцо), так что объем щели уменьшается (что является основным источником выбросов углеводородов). В старых двигателях верхнее кольцо обычно располагалось дальше от короны (увеличенная посадка кольца), чтобы тепло сгорания не попадало на кольцо для долговечности.Если двигатель сильно взорвется (стукнет) под нагрузкой, приземление верхнего кольца выйдет из строя и сломается, повредив цилиндр.

      • Кольцевая канавка. Это канавка, выточенная в поршне, где находятся кольца. Они изготавливаются с определенным размером, и набор колец, который вы используете, должен совпадать с этим.

      • Высота сжатия. Это расположение центра отверстия под палец по отношению к заводной головке. Это будет размер, такой как 1.150 дюймов. Это означает, что центр отверстия под штифт составляет 1,150 дюйма при измерении от заводной головки. Высота сжатия поршня зависит от длины шатуна, хода коленчатого вала и высоты деки блока (расстояние от центральной линии коленчатого вала до места крепления головки блока цилиндров).

      • Юбка. Это область под отверстием под штифт до нижней части поршня, которая при взгляде сбоку напоминает женскую юбку. Его цель состоит в том, чтобы направлять поршень во время его движения в отверстии цилиндра и предотвращать его раскачивание, когда коленчатый вал вращается по дуге вращения, а осевая нагрузка прижимает его к стенке цилиндра.Нижняя часть юбки также является местом измерения поршня. Этот размер определяет размер отверстия цилиндра. Это называется зазором поршня до стенки.

      3 конструкции поршня

      Поршни изготавливаются из алюминия и могут считаться литыми (вылитые в форму), кованными (запрессованными в форму) или заэвтектическими (алюминий, смешанный с силиконом).

      Литые поршни считаются самой слабой конструкцией, но их производство наименее затратно из-за низкой скорости теплового расширения.Литые поршни имеют меньший зазор по отношению к стенке цилиндра. Это приводит к снижению шума двигателя (особенно при холодном двигателе) и снижению расхода масла во время прогрева.

      Кованые поршни — самая прочная конструкция, но их производство дороже. Этим поршням также требуется больший зазор, поскольку скорость их расширения выше. Звук, который издает кованый поршень в холодном состоянии, называется хлопком поршня . Расход масла при коротких рабочих циклах с коваными поршнями намного выше, чем с литыми.

      Гиперэвтектические поршни являются относительно новыми (за последние 20 лет) и имеют более прочную конструкцию, чем литые поршни. Заэвтектические поршни производят меньше шума и потребляют меньше масла по сравнению с коваными поршнями. Это связано с посадкой, близкой к установке литого поршня. Некоторые исследования показали, что заэвтектические поршни могут быть более хрупкими, чем литые или кованые поршни, что делает их плохим кандидатом на то, чтобы выдержать приступ сильной детонации, не поднимая кольцо приземления.

      Размеры поршня

      Промышленность предлагает диаметр отверстия 0.020, 0,030, 0,040 и 0,060 дюйма. Стандартный диаметр цилиндра — это размер, на который изначально был рассчитан двигатель.

      Если цилиндр изношен или поврежден, его сначала необходимо расточить до нужного размера, а затем довести до окончательного размера, чтобы использовать новый поршень. Если в поврежденное отверстие устанавливается втулка, то можно использовать поршень стандартного размера.

      Изготовители на заказ могут изготовить поршень в точном соответствии с требованиями. Эти поршни всегда будут коваными и во много раз дороже серийных поршней с обычно предлагаемыми размерами внутреннего диаметра.

      При восстановлении двигателя ваша цель — сделать стенку цилиндра как можно более толстой. Следовательно, вам нужно выбрать поршень с наименьшим увеличением диаметра, при этом производя желаемую коррекцию диаметра цилиндра.

      Выбор замены

      Логика, которую я использую при покупке поршня, заключается в том, чтобы посмотреть, какой метод изготовления был использован первоначальным производителем. Если бы это была кованая конструкция, я бы использовал поршень в таком стиле.Если на заводе двигатель оснащен литым поршнем, вы можете либо вернуться к этой конструкции, либо перейти на кованый или заэвтектический поршень. Если двигатель будет работать в тяжелых условиях в течение продолжительных периодов времени, например, при работе ирригационной системы, то я бы перешел на кованый поршень для прочности и не беспокоился о шумах при работе на холоде или расходе масла.

      Напротив, если двигатель будет часто запускаться из холодного состояния, а затем работать только в течение коротких периодов времени и никогда не накапливать много рабочего тепла (например, грузовик, используемый для кормления скота), я бы посоветовал купить в качестве замены поршневой поршень литой конструкции, так как обеспечивает плотную посадку и меньший расход масла.Имейте в виду, что когда масло проходит мимо колец (как это может происходить в случае незакрепленного поршня), оно образует нагар на опорной поверхности и кольцевых канавках, что со временем приведет к прилипанию масла и компрессионных колец.

      Надеюсь, вам никогда не придется покупать новые поршни. Если вы это сделаете, от правильного выбора будет зависеть успех восстановления.

      Типы поршневых колец и техническое обслуживание поршневых колец

      Поршневые кольца производятся и классифицируются на основе функции и удобства использования.Основное использование поршневого кольца — уплотнение камеры (в которой движется поршень), которая может быть камерой сгорания двухтактного или четырехтактного двигателя. Судовые двигатели имеют три или более типа колец, установленных по окружности поршня.

      Поршневое кольцо является важной частью поршня, его количество и функциональность различаются в зависимости от типа и мощности двигателя.

      В 2-тактных больших двигателях поршневые кольца компрессионного типа используются для уплотнения камеры сгорания, а грязесъемные кольца устанавливаются под ними для удаления отложений с гильзы и распределения масла по поверхности гильзы.

      Прочтите по теме: Причины износа гильзы цилиндра и способы его измерения

      Однако в небольших судовых двигателях используются разные типы поршневых колец для специальных целей. Например. Маслосъемное кольцо используется в 4-тактном двигателе, поскольку это двигатель магистрального типа, а масло картера имеет прямой доступ к гильзе цилиндра и поршню. В этой статье мы рассмотрим различные типы поршневых колец, используемых в морских двигателях.

      Типы и функции поршневых колец

      Компрессионные кольца или кольца давления

      Компрессионные кольца обеспечивают уплотнение над поршнем и предотвращают утечку газа со стороны сгорания.Компрессионные кольца расположены в первых канавках поршня.

      Однако это может отличаться в зависимости от конструкции двигателя. Основная функция этих колец — герметизировать газообразные продукты сгорания и передавать тепло от поршня к стенкам поршня.

      Масло регулируется путем срезания слоя масла, оставленного масляным кольцом, таким образом обеспечивая достаточную смазку верхних компрессионных колец. Кроме того, он также помогает верхнему компрессионному кольцу в уплотнении и теплопередаче.

      Стеклоочистительное кольцо

      Грязесъемное кольцо, также называемое кольцом Напье или резервным компрессионным кольцом, устанавливается под компрессионным кольцом. Их основная функция — очищать поверхность гильзы от излишков масла и действовать как опорное опорное кольцо при остановке любой утечки газа дальше вниз, выходящей из верхнего компрессионного кольца. Большая часть грязесъемных колец имеет поверхность с углом сужения, которая обращена к нижней части для обеспечения очищающего действия при движении поршня к коленчатому валу.

      Связанное чтение: Как внутренние силы в морских двигателях влияют на их работу?

      Если грязесъемное кольцо установлено неправильно с углом сужения, ближайшим к компрессионному кольцу, это приводит к чрезмерному расходу масла. Это вызвано тем, что грязесъемное кольцо вытирает излишки масла в сторону камеры сгорания.

      Маслосъемные кольца / скребковые кольца

      Маслосъемные кольца регулируют количество смазочного масла, проходящего вверх или вниз по стенкам цилиндра.Эти кольца также используются для равномерного распределения масла по окружности гильзы.

      Масло разбрызгивается на стенки цилиндра. Эти кольца также называются скребковыми кольцами, поскольку они соскабливают масло со стенок цилиндра и отправляют обратно в картер.

      Эти кольца не позволяют маслу выходить из пространства между лицевой стороной кольца и цилиндром.

      Связанное чтение: Интеллектуальная система смазки цилиндров для современных судовых двигателей

      В масляном кольце отверстия или прорези прорезаны в радиальном центре кольца, что позволяет избыточному маслу стекать обратно в резервуар.

      Масляные кольца могут быть цельными или двухсекционными. Чтобы увеличить контактное давление между кольцом и поверхностью гильзы, кольца могут иметь скошенные края либо на внешних сторонах площадок, либо напротив камеры сгорания, чтобы снизить расход масла за счет улучшенного соскабливания масла из отверстия.

      Двухкомпонентные маслосъемные кольца состоят из чугунного или профилированного стального кольца и винтовой пружины, изготовленной из жаропрочной пружинной стали, которая действует по всей окружности кольца для поддержания давления и контакта.

      Материал поршневого кольца

      Один из самых известных материалов, используемых при производстве поршневых колец, — чугун. Это связано с тем, что он содержит графит в пластинчатой ​​форме, который сам действует как смазка, помогая скользящему движению между кольцами и гильзой.

      На поршневые кольца нанесены сплавы и покрытия, и они будут варьироваться в зависимости от типа кольца, поскольку функции этих колец отличаются друг от друга.

      Наиболее распространенной формой легирования чугуна является хром, молибден, ванадий, титан, никель и медь.

      Материал поршневых колец держится тверже, чем гильза цилиндра, что обеспечивает максимальный срок службы.

      Связанное чтение: Как изготавливаются поршневые кольца?

      Поршень главного двигателя

      Камера сгорания двухтактного морского двигателя — это большое пространство, производящее огромное количество тепла и напряжений.

      Верхние кольца поршня непосредственно контактируют с камерой сгорания, поэтому они нуждаются в лучшей защите и покрытии, чтобы справиться с тепловым напряжением и обеспечить надлежащее уплотнение.

      Множество новых разработок было разработано специально для больших двухтактных судовых двигателей. Некоторые из представленных важных разработок:

      Двигатель MAN

      Самое верхнее поршневое кольцо относится к типу контролируемого сброса давления, в котором на поверхности имеется несколько наклонных неглубоких канавок (с твердым хромированием), позволяющих некоторому давлению газа проходить через 2-е кольцо, тем самым уменьшая нагрузку на верхнее кольцо. На концах колец имеется соединение типа «S».

      Недавно была представлена ​​новая конструкция, представляющая собой модифицированную версию колец CPR, известную как кольца CPR Port on Plane (CPR POP).

      Изменено положение канавок, которые теперь расположены на нижней стороне кольца, поскольку было отмечено, что износ канавок колец CPR на рабочей стороне был быстрее, чем обычно.

      Второе или промежуточное кольцо

      Остальные кольца имеют косой надрез на концах колец. Все поршневые кольца имеют алюминиевое покрытие на внешней поверхности для облегчения приработки.

      Двигатель Wartsila

      В 2-тактном двигателе Wartsila канавки для поршневых колец на поверхности поршня закалены для обеспечения превосходной износостойкости. Верхнее поршневое кольцо (также известное как газонепроницаемое кольцо (GT) в Wartsila) имеет перекрывающиеся концы, чтобы избежать утечки газа благодаря асимметричной форме цилиндра. Они имеют хромокерамическое (CC) покрытие вместе с покрытием для приработки (RC).

      Количество поршневых колец зависит от размера двигателя. Например. RTflex 35 будет иметь очень короткую юбку и оснащен тремя поршневыми кольцами, но двигатель RTA может иметь 5 поршневых колец.3

      Двигатель четырехтактный

      Требование к поршневому кольцу в 4-тактном двигателе отличается, поскольку узел гильзы поршня открыт для отстойника. Следовательно, в пакете поршневых колец для 4-тактных поршней дополнительно требуются маслосъемные кольца. Обычно он состоит из 2-5 колец в зависимости от типа и спецификации двигателя. Обычно предусмотрены 2-4 компрессионных кольца для герметизации газов из камеры сгорания и 1-3 маслосъемных кольца для предотвращения попадания масла в камеру сгорания.

      Кольца компрессора обычно цилиндрического типа с конической поверхностью для эффективного газового уплотнения. Профили маслорегулирующего кольца содержат две площадки и вставленную цилиндрическую пружину для поддержки предварительного натяжения кольца.

      Как работают поршневые кольца?

      Как объяснялось, в поршне на разных уровнях предусмотрены кольца разных типов, которые выполняют разные задачи.
      Самая верхняя канавка поршня состоит из компрессионного кольца, основная функция которого заключается в герметизации любых утечек внутри камеры сгорания во время процесса сгорания.

      При воспламенении топливовоздушной смеси давление газов сгорания прикладывается к головке поршня, заставляя поршень двигаться по направлению к коленчатому валу.

      Сжатые газы проходят через зазор между стенкой цилиндра и поршнем в канавку поршневого кольца.

      Во время процесса сгорания сила газов под высоким давлением прижимает поршневое кольцо к стенке гильзы цилиндра, что способствует образованию эффективного уплотнения. Это давление, толкающее поршневое кольцо, пропорционально давлению газов сгорания.

      Следующий набор колец в поршне, который расположен ниже компрессионного кольца и над масляными кольцами, называется грязесъемными кольцами.

      Они имеют конструкцию с конической поверхностью и служат для дополнительного уплотнения камеры сгорания. Как следует из названия, они помогают очистить стенку футеровки от излишков масла и загрязнений. Если какой-либо из дымовых газов смог пройти через компрессионное кольцо, эти газы будут заблокированы грязесъемным кольцом в хорошем состоянии.

      Последний набор колец представляет собой масляные кольца, которые расположены в нижних канавках поршня, ближайшего к картеру.Основная функция масляного кольца — соскребать излишки масла со стенок гильзы цилиндра во время движения поршня.

      Большая часть протертого масла направляется в картер обратно в масляный поддон. Эти масляные кольца поставляются с пружиной, установленной сзади в 4-тактном двигателе, чтобы обеспечить дополнительный толчок для очистки гильзы.

      Почему выходят из строя поршневые кольца?

      Камера сгорания оказывает огромное давление на поршневые кольца. Если давление сгорания газа, производимого внутри камеры, выше обычного, это может повлиять на работу кольца.

      Это может быть из-за детонации и звона топлива из негерметичной форсунки или когда топливо смешано с грязным воздухом.

      Загрязненное жидкое топливо или неправильный сорт цилиндрового масла также влияет на работу кольца. Когда кольцо начнет изнашиваться, станет очевидной их способность герметизировать дымовые газы.

      Плохое качество топлива или масла в цилиндре, плохой процесс сгорания, неправильная синхронизация подачи топлива, изношенная гильза и т. Д. Являются нормальной причиной износа поршневых колец. Наиболее частым признаком изношенного кольца является прохождение газа в картер или под поршень, известное как продувка.

      Заедание кольца из-за нагара или шлама, а также поломка или трещина на кольце из-за износа.

      Что необходимо проверить при осмотре поршневого кольца

      Осмотр поршневых колец — важная задача для определения надлежащей работы поршневых колец с последующей очисткой или заменой поршневых колец (если они сломаны или изношены).

      В двухтактных двигателях отверстие, содержащее верхнее кольцо, обычно находится в более высоком положении, чем канавка верхнего кольца четырехтактного двигателя.

      При плановом осмотре

      При обычном осмотре продувочного пространства поршневые кольца прижимаются с помощью отвертки. Это делается для проверки действия пружины или натяжения колец. Это также говорит о том, сломано кольцо или нет. Если кольцо сломано, пружина не сработает.

      Кольца проверяются на предмет их мягкости в канавках, так как они могут застрять из-за нагара и, наконец, сломаться, что приведет к серьезным повреждениям гильзы.

      Также проверяется зазор между кольцом и канавкой и рассчитывается износ. Кольцо проверяется на наличие следов истирания и повреждений, а также оценивается общее состояние.

      Связанное чтение: Основное руководство по техническому обслуживанию судовых двигателей для морских инженеров

      При капитальном ремонте

      При капитальном ремонте поршневые кольца полностью заменены на новый комплект. Но для списания колец необходимо учитывать следующие шаги: —

      1) Если поршневое кольцо застряло в канавке.
      2) Если осевая высота колец уменьшена, а зазор в кольцах и канавке большой.
      3) Если слой хрома отслоился или поврежден.

      Во время капитального ремонта канавки необходимо тщательно очистить от нагара и проверить на наличие повреждений кольцевые канавки.

      Перед тем, как поставить поршневое кольцо, его необходимо предварительно прокатить скруглить в канавках. При этом кольцо полностью перемещается внутри канавок.

      С помощью этого теста мы можем проверить, что канавки имеют большую глубину, чем радиальная ширина кольца.

      При установке поршня с замененными кольцами во гильзу используйте хорошо смазанный инструмент для сжатия поршневых колец, который гарантирует, что кольца не будут прилипать к поверхности гильзы при входе в камеру сгорания.

      Поршневые кольца вставляются внутрь изношенной гильзы, также проверяется стыковой зазор. Для колец небольшого поршня (например, компрессора) концы можно обработать с помощью фильтра для поршневых колец, но для судовых двигателей кольца должны быть отправлены в береговую мастерскую для ремонта, если стыковой зазор необычный.При надевании колец их следует проверять на наличие маркировки, указывающей, какая часть находится вверху или внизу, а также проверять различную маркировку для разных положений.

      Кольца следует укладывать с помощью автодорожки, т.е. с помощью расширителя колец. Зазор между кольцом и канавкой проверяется с помощью щупа.

      Осевой и радиальный зазор старого кольца проверяется и записывается для оценки степени износа за несколько часов эксплуатации.

      Как выполняется установка поршневого кольца?

      Перед установкой поршневого кольца новое или запасное кольцо проверяется на наличие маркировки и сравнивается со старым на тот же уровень или положение.Если старая маркировка поршневого кольца стерта, проверьте руководство по идентификации поршневого кольца, чтобы его можно было поместить в соответствующую канавку.

      Канавку необходимо тщательно очистить, чтобы в ней не осталось нагара и шлама. При очистке следует учитывать, что некоторые канавки поршня покрыты специальной защитной пленкой. Они не должны быть повреждены ножом или шлифовальным инструментом.

      После того, как канавка будет должным образом очищена, поршневое кольцо устанавливается с помощью инструмента для поршневых колец, который расширяет кольцо для вставки в канавку, сдвигая его с верхней части головки поршня.Убедитесь, что кольцо вставлено, удерживая отметку на верхней стороне.

      Большинство поршневых колец снабжено маркировкой «TOP», или поверхность, на которой нанесен идентификационный номер, считается верхней поверхностью, если нет специальной маркировки.

      Чрезвычайно важно правильно использовать расширитель колец, так как неправильное использование может повредить кольцо или нанести вред оператору, поскольку кольцо находится под постоянным натяжением.

      В небольших 4-тактных двигателях, если инструмент недоступен, кольцо можно расширить с помощью одежды или тряпок, имеющихся в машинном отделении.

      Две ветоши помещаются с каждой стороны концов колец, и они вытягиваются так, чтобы кольца можно было расширить и вставить через верхнюю часть поршня.

      После установки всех поршневых колец убедитесь, что отверстие или торец всех поршневых колец не совмещены, чтобы избежать утечки газа из камеры.

      Ресурс поршневых колец

      Как и все другие детали машинного оборудования, поршневое кольцо также подлежит капитальному ремонту и замене в установленный срок.Срок службы поршневого кольца полностью зависит от типа поршневого кольца, размера двигателя, на котором оно установлено, а также от рабочего состояния кольца и гильзы.

      Для большого двухтактного поршневого кольца с диаметром отверстия около 900 мм общий срок службы кольца может составлять до 24 000 часов, а для двигателей меньшего размера с внутренним диаметром 500 мм — до 16 000 часов.

      Для вспомогательных судовых 4-тактных двигателей, имеющих высокую скорость, срок службы поршневых колец обычно меньше, чем у 2-тактных двигателей.Средний срок службы морского 4-тактного высокоскоростного двигателя составляет примерно 8000 часов, после чего требуется обновление.

      Возможно, вы также прочитаете:

      Заявление об ограничении ответственности: Взгляды авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом.Автор и компания «Марин Инсайт» не утверждают, что они точны, и не принимают на себя никакой ответственности за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

      Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в какой-либо форме без разрешения автора и Marine Insight.

      li {float: left; width: 48%; min-width: 200px; list-style: none; margin: 0 3% 3% 0 ;; padding: 0; overflow: hidden;} # marin-grid-81401> li .last {margin-right: 0;} # marin-grid-81401> li.last + li {clear: both;}]]]]>]]>

      Теги: руководство по машинному отделению поршневые кольца

      Что такое поршень? Как это работает?

      Поршни — это цилиндрические компоненты машины, которые совершают возвратно-поступательное движение в герметичной трубке для передачи или получения движения.

      В какой-то момент жизни все мы сталкивались со шприцами, инструментами, с помощью которых врачи вводили лекарства, чтобы отразить невидимые угрозы, постоянно пытающиеся на нас напасть.С физической точки зрения шприц имеет полый цилиндр с иглой на одном конце и управляемый вручную поршень на другом. Цилиндр и плунжер представляют собой простейшие формы конструкции «цилиндр-поршень», являющиеся неотъемлемой частью многих машин.

      Цилиндр и поршень шприца представляют собой простейший пример компоновки цилиндр-поршень (Фото: MAKOVSKY ART / Shutterstock)

      Что такое поршень?

      Поршень — это цилиндрический компонент, который совершает возвратно-поступательное или возвратно-поступательное движение в герметичной трубке.Целью этого устройства является создание давления для текучих сред (как жидкостей, так и газов), содержащихся в цилиндре, для придания или получения движения.

      Конструкция поршня

      Несмотря на то, что поршни имеют множество форм и областей применения, основная конструкция всех поршней остается неизменной.

      1. Корпус поршня

      Корпус поршня состоит из двух составных частей: днища и юбки. Головка поршня — это самая верхняя поверхность поршня, которая контактирует с жидкостью.Повышение давления достигается перемещением головки поршня в крайнее верхнее положение.

      Корпус поршня состоит из головки и юбки (Фото предоставлено yanik88 / Shutterstock)

      Головка поршня имеет интегрированную полую цилиндрическую форму, которая плотно прилегает к внешнему цилиндру, где совершается возвратно-поступательное движение. Юбка поршня, как это известно, имеет канавки, идущие параллельно ее поперечному сечению, для размещения поршневых колец.

      Хотя юбки поршней не выделяются в устройствах с ручным управлением, они составляют значительную часть конструкции поршня в механических устройствах.Помимо поршневых колец, они также вмещают ступицу и втулки, которые помогают удерживать шатуны на месте.

      2. Поршневые кольца

      Поршневые кольца сидят в канавках на юбке поршня и помогают создать герметичное уплотнение между цилиндром и поршнем (Фото предоставлено PAIRUT / Shutterstock)

      Для сжатия или повышения давления жидкости необходимо для поддержания герметичного уплотнения между внутренней стенкой цилиндра и поршнем. Это достигается с помощью поршневых колец из специальных материалов; эти кольца не только расширяются, заполняя зазоры между стенкой цилиндра и поршнем, но также сохраняют свою конфигурацию под давлением.Поршневые кольца также постоянно поддерживают чистоту футеровки цилиндра.

      3. Шатуны

      Шатуны могут быть фиксированными (слева) или подвижными (справа)) (Фото предоставлено dreamnikon / Shutterstock)

      Как мы уже знаем, поршни могут либо сообщать, либо получать движение за счет повышения давления жидкости . Шатун передает это движение от источника энергии на одном конце и приемника энергии на другом конце. В шприце или любой другой машине с ручным управлением шатуны обычно прикреплены к основанию головки поршня и могут также называться толкателями.

      В случае сложных машин, таких как двигатели и насосы, которые зависят от источника тепла или электроэнергии, шатуны поворачиваются вокруг пальца на запястье на одном конце и подшипников на другом.

      4. Наручный штифт

      Шатуны поворачиваются вокруг поршневого пальца, который входит в ступицу поршня (Фото предоставлено: yanik88 / Shutterstock)

      Шатуны поворачиваются вокруг пальца, который помогает толкать головку поршня вверх и вниз. Этот штифт, известный как поршневой палец или поршневой палец, входит во втулку юбки поршня.Штифты на запястье присутствуют только в поршнях с подвижными шатунами.

      Как работают поршни

      На приведенной выше диаграмме показано движение поршня в цилиндре. (Фото: Р. Кастельнуово / Wikimedia Commons)

      Цилиндр, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение, имеет клапаны, которые позволяют входить и выходить жидкости. Когда поршень движется вниз, впускные клапаны открываются, впуская жидкость в цилиндр. После этого поршень может переместиться в крайнее положение, подальше от верхней поверхности цилиндра.Это называется нижней мертвой точкой (НМТ).

      На этом этапе впускной клапан закрывается, и поршень начинает двигаться вверх, достигая самого верхнего предела, известного как верхняя мертвая точка (ВМТ). Повышение давления и сжатие жидкости происходит по мере приближения поршня к верхней мертвой точке. В этот момент открывается выпускной клапан, выталкивая сжатые жидкости из цилиндра.

      Каждое движение между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой называется ходом.В поршнях, которые расположены сбоку, а не вертикально, крайние положения известны как внутренняя мертвая точка (IDC) и внешняя мертвая точка (ODC).

      Поршни одинарного и двойного действия

      Поршни двойного действия работают с обеих сторон

      Обычный поршень нагнетает жидкость только при прямом ходе. Такой поршень также известен как поршень одностороннего действия. Однако некоторые поршни создают давление жидкости как при прямом, так и при обратном ходе. Это стало возможным благодаря использованию неподвижного шатуна и герметичных поверхностей на обеих сторонах днища поршня.Такие поршни известны как поршни двустороннего действия.

      Применение поршней

      1. Поршневые компрессоры

      Поршневые компрессоры всасывают воздух под низким давлением и вытесняют его под высоким давлением. (Фото: OlegSam / Shutterstock)

      Эти устройства нагнетают газы при низком давлении и выбрасывают их при более высоком давлении, используя механическую энергию от коленчатого вала, подключенного к внешнему источнику питания. Поршневые компрессоры являются двухтактными: обратный ход втягивает воздух под низким давлением, а прямой ход сжимает его и выталкивает из цилиндра под высоким давлением.Таким образом, компрессоры сообщают жидкости движение.

      2. Поршневые насосы

      Принципиальная схема поршневого насоса. Они могут быть моторизованными или управляемыми вручную.

      Хотя обычно насосы и компрессоры используются как взаимозаменяемые, насосы выполняют несколько иную функцию, поскольку они используются для нагнетания жидкостей. Жидкости нельзя сжимать, как газы, но их можно выпускать под более высоким давлением, что происходит за счет скорости. Насосы, как и компрессоры, передают движение, но из-за наличия превосходных опций поршневые насосы обычно не используются для жидкостей.

      3. Двигатели

      Двигатели внутреннего сгорания, используемые в автомобилях, имеют несколько поршней для выработки большей мощности. (Фото: kvsan / Shutterstock)

      Статьи по теме

      Статьи по теме

      Двигатель сжимает жидкость (топливовоздушную смесь), которая воспламеняется и толкает поршень вниз. Поршень, в свою очередь, перемещает коленчатый вал. В двухтактных двигателях поршни служат также впускными и выпускными клапанами. Таким образом, двигатели, в отличие от насосов и компрессоров, получают движение от сгорания сжатых жидкостей.

      4. Устройства с ручным управлением

      Простые устройства, такие как велосипедные насосы, шприцы и даже водяные пистолеты, используют поршни с ручным управлением с фиксированным толкателем (Фото: doomu / Shutterstock)

      Чернильные картриджи, шприцы и велосипедные насосы используют поршни с фиксированными толкателями . Они получают силу от физических усилий по вытеснению жидкостей под высоким давлением.

      No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *