Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что входит в поршневую группу двигателя


Поршневая группа: комплектация и устройство

Поршневая группа – это поршень и группа уплотняющих колец. Так же в неё входит поршневой палец и детали крепления. Стоит рассмотреть назначение данного механизма.

За счет него воспринимается давление газа и передается через шатун на коленвал. Так же благодаря такому механизму, как поршневая группа, уплотняется надпоршневая полость цилиндра. Таким образом он будет защищен от излишнего попадания в картер смазочного масла и газов. Данная функция имеет огромное значение для хорошей работы двигателя. О том, в каком техническом состоянии он находится, судят по уплотняющей способности. К примеру, в машинных двигателях не допускается, чтобы расход масла составлял больше, чем три процента от расхода горючего.

Поршневая группа свою работу осуществляет еще и в тяжелых климатических условиях. Именно поэтому детали данного механизма обладают высокой тепловой напряженностью, а это учитывается, когда для них выбирается материал и конструкция. Их элементы обычно производители разрабатывают, учитывая тип двигателей и назначение (транспортные, стационарные, дизельные, формированные и т.д.). Однако общее устройство все равно остается прежним. Итак, следует рассмотреть, из чего же комплектуется поршневая группа.

Тронковая часть (направляющая) еще называется поршневой юбкой. Она изнутри имеет приливы, в них просверлены отверстия для поршневого пальца. Нижняя кромка юбки используется часто как технологическая база при обработке поршня. Она для этого снабжена растачиваемым буртиком. Кроме того, стенки юбки еще воспринимают силы бокового давления, а это увеличивает их трение о цилиндровые стенки и повышает нагрев цилиндра и поршня.

Поршневая головка несет поршневые кольца и имеет днище. Нижняя канавка имеет дренажные отверстия, через них отходит смазочное масло, чтобы оно не попало случайно в камеру сгорания. Её днище – это одна из камерных стенок. Она воспринимает значительное давление газов. Само днище может быть плоским, вогнутым, выпуклым или фигурным. Опять-таки, его форма выбирается при учете типа двигателя, а также камеры сгорания.

Нельзя не упомянуть про такой механизм, как цилиндро-поршневая группа. Главные дефекты блоков цилиндра – это трещины, сколы и износ. Эти неисправности устанавливаются после тщательного осмотра, опрессовки и обмера цилиндра. При этом процессе на блок нужно установить головку или же чугунную плиту (обязательна резиновая прокладка). Вообще, данная группа отличается жаростойкой сталью и масляным охлаждением, которое осуществляется за счет циркуляционной общей системы смазки главного дизеля. Если обеспечить хороший уход механизму и качественное масло, то можно легко увеличить срок работы поршней и цилиндров.

И еще один механизм – шатунно-поршневая группа. Поршень – литой и алюминиевый. Наружная поверхность обладает весьма сложной формой. Поршневой палец – полый и стальной, он свободно вращается во втулке шатуна и поршневых бобышках. А кольца поршня выполнены из чугуна. И, конечно же, шатун – кованый и стальной. В его верхней головке имеется втулка из смеси стали и бронзы, что положительно отражается на работе всей группы.

двигатель внутреннего сгорания | Определение и факты

Двигатель внутреннего сгорания , любой из группы устройств, в которой реагенты сгорания (окислитель и топливо) и продукты сгорания служат рабочими жидкостями двигателя. Такой двигатель получает энергию от тепла, выделяющегося при сгорании непрореагировавших рабочих жидкостей, смеси окислитель-топливо. Этот процесс происходит внутри двигателя и является частью термодинамического цикла устройства. Полезная работа, создаваемая двигателем внутреннего сгорания (IC), является результатом того, что горячие газообразные продукты сгорания действуют на движущиеся поверхности двигателя, такие как поверхность поршня, лопатка турбины или сопло.

двигатель внутреннего сгорания двигатель внутреннего сгорания автомобиля. © Роб Байрон / Shutterstock.com

Подробнее на эту тему

история техники: двигатель внутреннего сгорания

Электричество не является основным двигателем, поскольку, как бы ни было важно, оно может быть формой энергии, которую оно должно получать из механического ...

Двигатели внутреннего сгорания - наиболее широко применяемые и широко используемые энергетические устройства, существующие в настоящее время.Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетно-двигательные установки.

автомобильный плуг Железный колесный «Фордсон» Генри Форда был представлен в 1907 году и оснащен двигателем внутреннего сгорания. © Everett Historical / Shutterstock.com

Двигатели внутреннего сгорания делятся на две группы: двигатели непрерывного сгорания и двигатели с прерывистым сгоранием. Двигатель непрерывного сгорания характеризуется устойчивым потоком топлива и окислителя в двигатель.В двигателе поддерживается стабильное пламя (например, реактивный двигатель). Двигатель с прерывистым сгоранием характеризуется периодическим воспламенением воздуха и топлива и обычно называется поршневым двигателем. Дискретные объемы воздуха и топлива обрабатываются циклически. Бензиновые поршневые двигатели и дизельные двигатели являются примерами этой второй группы.

бензиновые двигатели Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с противоположным поршнем, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8. Encyclopædia Britannica, Inc.

Двигатели внутреннего сгорания можно определить с точки зрения ряда термодинамических событий. В двигателе непрерывного сгорания термодинамические события происходят одновременно, когда окислитель и топливо, а также продукты сгорания непрерывно протекают через двигатель. В двигателе с прерывистым сгоранием, напротив, события происходят последовательно и повторяются для каждого полного цикла.

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

За исключением ракет (как твердотопливных ракетных двигателей, так и жидкостных ракетных двигателей), двигатели внутреннего сгорания поглощают воздух, затем либо сжимают воздух и подают топливо в воздух, либо вводят топливо и сжимают топливовоздушную смесь. Затем, как и во всех двигателях внутреннего сгорания, топливовоздушная смесь сжигается, работа извлекается из расширения горячих газообразных продуктов сгорания, и в конечном итоге продукты сгорания выделяются через выхлопную систему.Их работа может быть противопоставлена ​​работе двигателей внешнего сгорания (например, паровых двигателей), в которых рабочая жидкость не вступает в химическую реакцию, а выигрыш в энергии достигается исключительно за счет передачи тепла рабочей жидкости посредством теплообменника.

воздушно-реактивные двигатели Некоторое количество воздуха, забираемого турбовентилятором (вверху), поступает в компрессор; остальное обходит главный двигатель. В турбовинтовых двигателях (внизу) горячие газы приводят в движение турбину, которая приводит в действие компрессор и пропеллер и обеспечивает реактивную тягу. Encyclopædia Britannica, Inc.

Наиболее распространенным двигателем внутреннего сгорания является четырехтактный бензиновый двигатель с гомогенным зарядом и искровым зажиганием. Это связано с его выдающимися характеристиками в качестве основного двигателя в отрасли наземного транспорта. Двигатели с искровым зажиганием также используются в авиационной промышленности; однако авиационные газовые турбины стали основными двигателями в этом секторе из-за акцента авиационной промышленности на дальность полета, скорость и комфорт пассажиров.Область двигателей внутреннего сгорания также включает такие экзотические устройства, как прямоточные двигатели со сверхзвуковым сгоранием (реактивные двигатели), такие как те, которые предлагаются для гиперзвуковых самолетов, и сложные ракетные двигатели и двигатели, такие как те, которые используются в космических челноках США и других космических аппаратах.

Поршни двигателя и шатуны

Функция поршня состоит в том, чтобы действовать как подвижная пробка в цилиндре, образуя нижнюю часть камеры сгорания. Между поршнем и стенкой цилиндра имеется газонепроницаемое уплотнение, поэтому единственный способ расширения горячих газов сгорания - это принудительное опускание поршня. Это тот же принцип, что и в случае с пушечным ядром, но вместо того, чтобы вылететь на чей-то любимый пиратский корабль, поршень отталкивается от цилиндра вращающимся коленчатым валом, и цикл повторяется.

Более 60% трения внутри двигателя происходит от движения поршня в сборе, и поэтому это является основной областью внимания для повышения эффективности двигателей. Поршень все еще находится в процессе разработки и исследований, как мы вскоре увидим более подробно.

Огромные силы возникают при изменении направления движения поршня при его движении вверх и вниз. Более легкий поршневой узел обладает меньшим импульсом, тем самым прилагая меньшее усилие и позволяя двигателям с более высокими оборотами. Это означает, что существует постоянный толчок для уменьшения веса шатуна и поршня.

Поршень соединен с коленчатым валом через Шатун часто сокращается до стержень или шатун , Эти части вместе известны как поршневой узел , Оба конца шатуна могут свободно поворачиваться: часть шатуна, которая соединяется с поршнем, называется малый конец и конец, который крепится вокруг коленчатого вала, называется большой конец , Большой конец будет иметь вкладыши подшипников которые сводят к минимуму трение и поддерживают точный масляный зазор с штоком шатуна на коленчатом валу.Шатун разделен на две части - с пробка используется для зажима подшипника и коленчатого вала.

Детали сборки поршня

Поршень

Мощность в двигателе зависит от силы, действующей на верхнюю часть поршня. Эта сила определяется как площадь поршня, умноженная на давление газа. Большие поршни и более высокое давление газа обеспечат большую мощность. В целом, размер поршня ограничен конструкцией двигателя, но поршень играет жизненно важную роль в поддержании высокого давления газа путем создания газонепроницаемого уплотнения со стенкой цилиндра.

Верхняя поверхность поршня называется корона (также голова или Купол ). Существуют различные формы коронок в серийных двигателях, но обычно они бывают плоскими, выпуклыми или выпуклыми.

[Различные формы короны]

Почти все современные поршни включают рельефных клапанов которые обеспечивают зазор вокруг клапанов в верхней части хода поршня.

Корона, находящаяся в зоне непосредственного контакта с горячими газами сгорания, очень сильно нагревается.Именно эта область больше всего расширяется, и поэтому от нижней части поршня внутрь будет небольшая конусность, чтобы обеспечить больший зазор вокруг этой верхней поверхности между коронкой и верхним поршневым кольцом.

Хотя нам требуется газонепроницаемое уплотнение, нам также необходимо, чтобы поршень плавно двигался вдоль цилиндра с минимальным трением, поэтому поршню нужно немного Клиренс , Типичный поршень будет иметь зазор 0,1 мм (0,004 дюйма) между собой и стенкой цилиндра - это примерно ширина человеческого волоса.Чтобы поддерживать этот зазор, поршень должен быть точно обработан, и сплав, из которого он сделан, будет точно определен для учета теплового расширения.

Небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра перекрывается поршневые кольца , которые вписываются в канавки на поршне в области, известной как Поршневой ремень , Пространства между этими канавками называются кольцевых земель ,

Поршень прикреплен к шатуну с помощью короткой полой трубки, называемой наручный штифт , или Шплинт ,Этот запястье несет полную силу сгорания.

На поршень действуют не только вертикальные силы при сгорании, но и боковые силы, вызванные постоянно меняющимся углом шатуна. Из-за этих боковых сил поршню нужны гладкие поверхности, чтобы они могли прилегать к стенке цилиндра и держать поршень вертикально направленным. Боковые поверхности поршня известны как Юбка поршня ,

[Полная юбка против юбки-тапочки]

Есть два типа юбки.Самым основным является пышная юбка или сплошная юбка, представляющая собой классический поршень трубчатой ​​формы. Эта конструкция до сих пор используется на грузовиках и больших коммерческих двигателях, но уже давно заменена на автомобили и мотоциклы более легкой конструкцией, известной как поршневые тапочки ,

У поршня шлепка есть часть юбки, срезанной, оставляя только поверхности, которые несут на передней и задней стенке цилиндра. Такое удаление минимизирует вес и уменьшает площадь контакта между поршнем и стенкой цилиндра, тем самым уменьшая трение.

Современные двигатели производства еще больше уменьшают трение между поршнем и стенкой цилиндра, используя поршневые покрытия с низким коэффициентом трения , похожий на тефлон в сковороде с антипригарным покрытием. Эти покрытия обычно наносятся трафаретной печатью в виде заплатки на юбке поршня, например, на графитовом покрытии на двигателе Ford Fiesta Ecoboost.

[Ford поршень]

Когда поршень нажимается на такте сгорания, он будет оказывать боковое усилие в направлении, противоположном наклонному шатуну.Направление цилиндра, на которое действует это усилие, известно как сторона тяги, и поршень, и стенка цилиндра будут испытывать больший износ в этой области.

[Диаграмма тяги]

Поршень становится невероятно горячим и должен эффективно рассеивать это тепло. Тепло от поршня идет в три места: как лучистое тепло в камеру сгорания, в стенки цилиндра через поршневые кольца и вниз по шатуну. Кроме того, многие двигатели охлаждают поршень с помощью масла, распыляемого на нижнюю часть.

Поршневые кольца

Поршневые кольца расположены вокруг поршня, перекрывая небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра. Обычно на поршне три поршневых кольца, и они выполняют разные функции.

Компрессионные кольца

Два верхних кольца называются компрессионных колец (также известный как прижимных колец или газовые кольца ) и их основная роль заключается в предотвращении проникновения газов через небольшой зазор между поршнем и стенкой цилиндра.Этот проход газа через поршень в картер известен как минет и должно быть сведено к минимуму для поддержания сжатия.

Компрессионные кольца обычно изготавливаются из твердого чугуна и оказывают внешнее давление на стенку цилиндра. Это внешнее давление происходит из-за естественной упругости колец, но на такте сгорания оно дополняется давлением газа за кольцами, которое более плотно прижимает их к стенке цилиндра.

[Давление газа за компрессионными кольцами]

Важно отметить, что компрессионные кольца не оказывают бокового давления на поршень или служат для него направляющими.Канавка в поршне будет глубже, чем ширина поршневого кольца, что позволит кольцу работать на масляной пленке.

Компрессионные кольца также служат для передачи тепла от поршня к стенке цилиндра, где оно рассеивается в охлаждающей жидкости, протекающей через водяные рубашки.

Эти кольца сломаны с небольшим зазором, который позволяет их устанавливать и снимать поверх поршня. Ширина этого зазор поршневого кольца будет определено производителем и может быть измерено путем размещения кольца внутри цилиндра и измерения зазора с помощью щупа.На этой иллюстрации зазоры сильно преувеличены, в действительности они будут очень тонкими - 0,2 мм или меньше.

Масляные контрольные кольца

Нижнее кольцо на поршне маслосъемное кольцо , Масло постоянно распыляется на стенки цилиндров либо из отверстий в шатунах, либо из форсунок, установленных в картере. Для минимального трения нам нужна тонкая масляная пленка, а функция масляного контрольного кольца состоит в удалении избыточного масла и создании идеальной масляной пленки для скольжения компрессионных колец и юбки поршня.

Нам определенно не нужно масло в камере сгорания: присутствие масла может вызвать плохое сгорание, высокие выбросы, избыточное накопление углерода в клапанах и поршне, а также синий дым - все это плохая новость для гладко работающего двигателя.

Масляное контрольное кольцо обычно состоит из двух тонких хромовых скребковых колец с проставкой между ними, которая позволяет удалять масло. Он предназначен для скольжения масла по ходу вверх и соскребания его при ходу вниз. Это известно как сегментированный дизайн.В канавке для контроля масла будут просверлены отверстия, чтобы лишнее масло легко стекало обратно в картер.

Установка новых поршневых колец

Область стенки цилиндра над верхним компрессионным кольцом не сметается кольцами и, следовательно, испытывает меньший износ. Это может привести к накоплению гребня в течение срока службы двигателя. Если новые кольца установлены на цилиндре, который не подвергался повторной зачистке, то может потребоваться кольцо с удаленной выемкой, известное как гребешок, чтобы убедиться, что новое кольцо не соприкасается с этим ребром материала.

[Схема смещений кольца]

При установке новых колец зазоры должны быть смещены и никогда не располагаться на одной линии друг с другом, чтобы предотвратить прямой выход газов.

Булавка для запястья

Поршень прикреплен к шатуну через полую трубку из закаленной стали, известную как наручный штифт или Шплинт , Этот штифт проходит через небольшой конец шатуна и позволяет ему поворачиваться на поршне.

Существует два способа крепления булавки для запястья. полуплавающий В устройстве штифт закреплен в шатуне, при этом он свободно вращается в отверстиях поршня. полностью плавающий штифт запястья будет свободно вращаться как на маленьком конце, так и на поршне, и будет зафиксирован с помощью стопорных колец или тефлоновых кнопок на концах штифта. Для полностью плавающего пальца на запястье внутри малого концевого отверстия будет установлена ​​сменная втулка.

Штифт запястья может быть немного смещен в боковом направлении, а не точно отцентрирован на поршне.Это известно как офсетная запястье и используется для сокращения поперечного перемещения поршня внутри цилиндра. Избыточное движение из стороны в сторону известно как удар поршня из-за стука, который он издает.

Шатун

Шатун переносит усилие от поршня к коленчатому валу, оно постоянно подвергается растягивающим, сдавливающим и изгибающим силам, поскольку оно действует как посредник в этих двухтактных отношениях.Шатун должен быть конструктивно прочным, и не случайно он принимает форму миниатюрной стальной двутавровой балки, аналогичной его старшим братьям, держащим небоскребы и мосты. Профиль двутавровой балки обеспечивает максимальную прочность конструкции при минимальных затратах на вес, и, подобно поршню, мы хотим, чтобы вес шатуна был как можно ниже.

Требуемая прочность шатуна означает, что он изготовлен из кованой или порошковой стали. Экзотические двигатели могут иметь титановые стержни.Чугун не используется из-за его веса.

Верхняя часть шатуна, которая прикреплена к поршню, называется мелкий конец , Это не всегда имеет подшипники. От малого конца стержень проходит в форме двутавровой балки вниз до большой конец который разделен на две части, чтобы позволить ему поместиться вокруг его шейки коленчатого вала. Нижняя часть стержня называется пробка и он будет прикреплен либо шпильками или болтами к самому стержню.

Стержень теперь обычно изготавливается как единое целое, а затем колпачок стержня размечается и отламывается. Это оставляет неровную поверхность на сопряженной поверхности, но дает большую прочность. Важно, чтобы колпачки стержней не смешивались с другими шатунами - они соединены вместе.

Широкий конец будет иметь вкладыши подшипников в две половины, эти вкладыши подшипников будут сделаны из того же материала, что и для основных журналов. Шатунные подшипники смазываются маслом, поступающим под давлением через проходы в коленчатом валу.

Во многих шатунах через них просверлено отверстие от большого конца вверх через вал до выпускного отверстия где-то вдоль их длины. Этот проход позволяет маслу проходить через шатун от большого конца и распыляться на область упора стенки цилиндра, где трение максимально.

недостатки

Поршневой шлепок

Износ в стенке цилиндра или юбке поршня может привести к слишком большим зазорам между поршнем и стенкой цилиндра.Это позволяет чрезмерное перемещение поршня из стороны в сторону. Когда поршень меняет направление в верхней и нижней части своего хода, это может привести к тому, что он постучит по стенке цилиндра, вызывая шум, известный как поршневой шлепок ,

Шлепок поршня, как правило, будет хуже, когда двигатель холодный, прежде чем поршень успел прогреться и расшириться. Это можно вылечить, обработав цилиндр и используя негабаритный поршень.

Модификации и обновления

Завышенные поршни и шатуны

Установка набора более прочных и легких рабочих шатунов и поршней создаст более сильный двигатель.Это может быть важно для турбонаддува или наддува двигателя. Переход от кованых прутков к титановой или порошковой (спеченной) стали приведет к усилению двигателя.

Поршневые покрытия

Как обсуждалось выше, недавно разработанные двигатели часто имеют покрытие с низким коэффициентом трения, наносимое на заводе на их поршни. Но эти покрытия также доступны на вторичном рынке для уменьшения трения и увеличения (или уменьшения) теплопередачи.

[Примеры покрытий]

  • Покрытия наносятся на юбку для уменьшения трения между ней и стенкой цилиндра.
  • Керамические покрытия могут быть нанесены на головку и предназначены для отражения тепла обратно в камеру сгорания и уменьшения количества, передаваемого в поршень.
  • Нижняя сторона поршня может иметь нескользкое покрытие, известное как масляного покрытия который отталкивает масло, тем самым уменьшая вес узла и обеспечивая более эффективное охлаждение масла.
,

внутреннего сгорания | HowStuffWorks

Принцип, лежащий в основе любого поршневого двигателя внутреннего сгорания: если вы поместите небольшое количество топлива с высокой удельной энергией (например, бензина) в небольшое замкнутое пространство и подожжете его, высвобождается невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. ,

Вы можете использовать эту энергию для интересных целей. Например, если вы можете создать цикл, который позволяет запускать взрывы, подобные этому, сотни раз в минуту, и если вы можете использовать эту энергию полезным способом, то у вас есть ядро ​​автомобильного двигателя.

Почти каждый автомобиль с бензиновым двигателем использует четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в движение. Четырехтактный подход также известен как цикл Отто , в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Четыре удара показаны на Рис. 1 . Они:

  • Ход впуска
  • Ход сжатия
  • Ход горения
  • Ход выпуска

Этот контент не совместим с этим устройством.

Рисунок 1

Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна . Поскольку коленчатый вал вращается, он имеет эффект «сброса пушки». Вот что происходит, когда двигатель проходит свой цикл:

  1. Поршень запускается сверху, впускной клапан открывается, и поршень движется вниз, чтобы двигатель мог впустить цилиндр, наполненный воздухом и бензином. Это , ход впуска .Чтобы это работало, в воздух нужно подмешать только крошечную каплю бензина. (Часть 1 рисунка)
  2. Затем поршень перемещается назад, чтобы сжать эту топливно-воздушную смесь. Сжатие делает взрыв более мощным. (Часть 2 рисунка)
  3. Когда поршень достигает максимума своего хода, свеча зажигания зажигает искру, чтобы зажечь бензин. Заряд бензина в цилиндре взрывается , приводя поршень в действие. (Часть 3 рисунка)
  4. Как только поршень достигнет нижнего положения своего хода, выпускной клапан открывается, и выпуск выпускается из цилиндра, чтобы выйти из выхлопной трубы.(Часть 4 рисунка)

Теперь двигатель готов к следующему циклу, поэтому он потребляет еще один заряд воздуха и газа.

В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатым валом. Вращательное движение приятно, потому что мы все равно планируем вращать (вращать) колеса автомобиля.

Теперь давайте рассмотрим все части, которые работают вместе, чтобы это произошло, начиная с цилиндров.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020