Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что такое поршень в двигателе


Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео | АВТОМАШИНЫ

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

Содержание статьи

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

С тех пор мощность моторов выросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные 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.
Помимо прочего, 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 и таким образом облегчить двигатель

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.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

  • высокую механическую прочность;
  • хорошую теплопроводность;
  • малую плотность;
  • незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
  • хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.
Поршни могут быть:

  • литыми;
  • коваными.

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструкция поршня

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

 

  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).

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 поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

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

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

  • системой охлаждения от стенок цилиндра;
  • внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
  • частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

  • разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
  • масляного тумана в полости цилиндра;
  • впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
  • циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

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.

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг
Как провести замену поршневых колец своими руками?
Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков
Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Опель вектра B: технические характеристики,фото,видео,обзор,описание.
  • Наиболее популярные проблемы водителя, которые могут ждать его в дороге
  • Автомобильные двигатели. Описание и технические термины.
  • Терминология, которая встречается в литературе по авторемонту.
  • Бмв е30 технические характеристики обзор описание фото видео комплектация.
  • Бмв е39: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
  • Какую сигнализацию лучше поставить на автомобиль с автозапуском.
  • Rolls-Royce Cullinan – самый большой и дорогой кроссовер в мире
  • Обзор 10 лучших автомобильных интерьеров 2020 года
  • Обзор 10 самых быстрых машин в мире 2020 года
  • Как утилизируют машины бмв
  • Как пройти техосмотр автомобиля и проверку на выбросы
  • Как изготавливают Datsun on-DO на АвтоВАЗе
  • Очиститель карбюратора: описание,виды,чистка,фото,видео.
  • Как и чем промыть систему охлаждения двигателя.

Руководство для начинающих: что такое поршень (и что он делает)?

Поршни находятся в самом сердце поршневого двигателя внутреннего сгорания, поэтому их часто называют «поршневыми двигателями». По своей сути, поршень представляет собой просто цельный металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз в пустотелом цилиндре блока цилиндров . Сам поршень немного меньше, чем отверстие, в которое он перемещается, но он имеет поршневые кольца под натяжением, чтобы обеспечить (почти) воздухонепроницаемое уплотнение после его установки в цилиндре двигателя.Поршень прикреплен через штифт на запястье к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, и вместе они поворачивают движение вверх и вниз (возвратно-поступательное) в круговое и вращательное (вращательное) движение для привода колес.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать только с одним цилиндром и, следовательно, с одним поршнем (мотоциклы и газонокосилки) или целых 12, но у большинства автомобилей их четыре, шесть или восемь.

Поршни

также используются в двигателях внешнего сгорания, также известных как паровые двигатели, в которых вода нагревается в котле, а полученный пар используется для приведения поршней во внешние цилиндры, которые затем приводят в движение колеса.

В роторном двигателе нет поршней, цилиндров или клапанов, только вращающиеся треугольные роторы. Но в настоящее время в производстве нет роторных двигателей Wankel, последним из которых является Mazda RX-8 в 2012 году.

В каждом четырехтактном (бензиновом или дизельном) автомобильном двигателе процесс впуска, сжатия, сгорания и выпуска осуществляется над головкой поршня, что заставляет поршень двигаться вверх и вниз (или из стороны в сторону в горизонтально расположенных двигателях). как Порше или Субару) внутри цилиндра.Поршень толкает вверх, сжимая топливо и воздух в гораздо меньшее пространство в головке цилиндров, где затем зажигается свечой зажигания. В результате взрыва поршень движется вниз, создавая выхлопные газы. Гораздо более полное объяснение может быть найдено здесь или в анимации ниже.

Из чего сделаны поршни?

Компоненты двигателя

сегодня должны быть долговечными и легкими, чтобы повысить эффективность, а это означает, что все поршни изготовлены из алюминиевого сплава.Но еще на заре эпохи карет без лошадей были изготовлены из чугуна, потому что они были очень долго носить, и устойчивы к высокой температуре, которая могла быстро расплавить алюминий. По мере развития металлургии и поддержания лучшего контроля температуры благодаря более эффективной конструкции легкость алюминия быстро победила и позволила достичь гораздо более высоких оборотов.

Поршневые кольца продолжали изготавливаться из чугуна и стальных сплавов из-за их более высокой пружинной постоянной. Кольцевая упаковка обычно включает сверху вниз компрессионное кольцо, стеклоочиститель и масляное кольцо, выполненные из чугуна или стали.

Компрессионное кольцо закрывает зазор между поршнем и цилиндром. Второе, уплотнительное кольцо, способствует сжатию, а также вытирает излишки масла со стенок цилиндра, когда поршень движется вниз. Масляное кольцо на самом деле состоит из 2 колец и распределителя в большинстве двигателей, а также вытирает масло со стенки цилиндра, а затем позволяет ему стечь обратно через небольшие отверстия в земле кольца. Но со временем кольца могут изнашиваться и терять свою эластичность, что позволяет маслу из картера попасть в камеру сгорания.Чрезмерный расход масла и голубоватый дым из выхлопных труб обычно указывают на износ поршневых колец.

,

Что такое поршень и что он делает

Поршень лежит в основе поршневого двигателя. Он состоит из движущегося металлического цилиндра с поршневыми кольцами для обеспечения герметичного уплотнения после его установки в цилиндре двигателя. Поршень прикреплен через поршневой палец к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом.

В четырехтактных (бензиновых и дизельных) автомобильных двигателях процесс впуска, сжатия, сгорания и выпуска осуществляется над головкой блока цилиндров, что заставляет поршень двигаться вверх и вниз (или в и из плоского двигателя) внутри цилиндр, тем самым заставляя коленчатый вал вращаться.

Из чего сделан поршень?

Компоненты двигателя должны быть износостойкими для долговечности и легкого веса для повышения эффективности.

В результате поршни обычно изготавливают из алюминиевого сплава, но поршневые кольца (обычно содержащие сверху вниз компрессионное кольцо, стеклоочиститель и масляное кольцо) изготавливают из чугуна или стали.

Масляное кольцо вытирает масло со стенки цилиндра, когда поршень движется, но со временем оно и другие кольца могут изнашиваться, позволяя маслу из картера попасть в камеру сгорания.

Чрезмерный расход масла и белый дым из выхлопных труб указывают на износ поршневых колец.

Двигатели внутреннего сгорания могут работать с одним цилиндром - и, следовательно, одним поршнем (мотоциклы и бензиновые газонокосилки) или целых 12, но большинство автомобилей имеют четыре или шесть.

Радиальные двигатели

, обычно используемые в пропеллерных самолетах, имеют нечетное количество цилиндров и поршней для более плавной работы.

Поршни

также используются в двигателях внешнего сгорания, также известных как паровые двигатели, в которых вода нагревается в котле, а полученный пар используется для приведения пары поршней (обычно) во внешние цилиндры, которые затем приводят в движение колеса.Роторные двигатели не имеют цилиндров или поршней.

,

Поршень и цилиндр | машиностроение

Поршень и цилиндр , в машиностроении, скользящий цилиндр с закрытой головкой (поршень), который взаимно перемещается в несколько большей цилиндрической камере (цилиндре) под действием давления жидкости или против него, как в двигателе или насос. Цилиндр парового двигателя ( qv ) закрывается пластинами на обоих концах, при этом шток поршня, который жестко прикреплен к поршню, проходит через одну из концевых пластин с помощью сальника и набивки. коробка (герметичное соединение).

поршень и цилиндр Поршни и цилиндры автомобильного двигателя. © Томас Штанек / Shutterstock.com

Подробнее на эту тему

Бензиновый двигатель

: Поршнево-цилиндровые двигатели

Большинство бензиновых двигателей поршневого и цилиндрового типа. Основными компонентами поршнево-цилиндрового двигателя являются ...

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания закрыт на одном конце пластиной, называемой головкой, и открыт на другом конце, чтобы обеспечить свободное колебание шатуна, который соединяет поршень с коленчатым валом.Головка цилиндров содержит свечи зажигания на двигателях с искровым зажиганием (бензиновые) и, как правило, топливную форсунку на двигателях с воспламенением от сжатия (дизельные); на большинстве двигателей клапаны, которые контролируют поступление свежего воздуха и топливных смесей и выход сгоревшего топлива, также расположены в головке.

На большинстве двигателей цилиндры представляют собой гладкие отверстия в основном конструктивном элементе двигателя, который известен как блок, который обычно изготавливается из чугуна или алюминия. На некоторых двигателях цилиндры облицованы гильзами (гильзами), которые можно заменить при износе.В алюминиевых блоках используются чугунные центробежные вкладыши, которые помещаются в форму при литье алюминия; эти вкладыши не подлежат замене, но они могут быть повреждены.

Поршни обычно оснащены поршневыми кольцами. Это круглые металлические кольца, которые вставляются в канавки на стенках поршня и обеспечивают плотную посадку поршня внутри цилиндра. Они помогают обеспечить уплотнение для предотвращения утечки сжатых газов вокруг поршня и для предотвращения попадания смазочного масла в камеру сгорания.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Важной характеристикой двигателя внутреннего сгорания является его степень сжатия, определяемая как общий объем камеры сгорания с полностью выдвинутым поршнем (максимальный объем), деленный на общий объем с полностью сжатым поршнем (минимальный объем). Фактическая степень сжатия на практике несколько меньше. Более высокие степени сжатия обычно обеспечивают лучшую производительность двигателя, но они требуют топлива с лучшими антидетонационными характеристиками.

С степенью сжатия тесно связана характеристика, известная как смещение - , т. Е. - изменение объема (измеряемого в кубических дюймах или кубических сантиметрах) камеры сгорания, которое происходит при перемещении поршня от одной крайности к другой. , Смещение связано с номинальной мощностью двигателя.


Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020