Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как работает поршень в двигателе


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

Основные детали двигателя | HowStuffWorks

Сердцевиной двигателя является цилиндр с поршнем, движущимся вверх и вниз внутри цилиндра. Одноцилиндровые двигатели типичны для большинства газонокосилок, но обычно автомобили имеют более одного цилиндра (четыре, шесть и восемь цилиндров являются общими). В многоцилиндровом двигателе цилиндры обычно располагаются одним из трех способов: , рядные , , V или , плоские (также известные как горизонтально расположенные или боксерские), как показано на рисунках слева.

Итак, четыре линейки, которые мы упоминали в начале, - это двигатель с четырьмя цилиндрами, расположенными в одну линию. Различные конфигурации имеют различные преимущества и недостатки с точки зрения гладкости, стоимости изготовления и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для определенных транспортных средств.

Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно.

Свеча зажигания

Свеча зажигания подает искру, которая зажигает смесь воздуха и топлива, так что может произойти сгорание. Искра должна произойти как раз в нужный момент, чтобы все работало правильно.

Клапаны

Впускной и выпускной клапаны открываются вовремя, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить выхлоп. Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания, поэтому камера сгорания закрыта.

Поршень

Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра.

Поршневые кольца

Поршневые кольца обеспечивают скользящее уплотнение между внешним краем поршня и внутренним краем цилиндра. Кольца служат двум целям:

  • Они предотвращают утечку топливно-воздушной смеси и выхлопных газов в камере сгорания в поддон во время сжатия и сгорания.
  • Они предотвращают утечку масла в поддоне в зону сгорания, где оно будет сожжено и потеряно.

Большинство автомобилей, которые "сжигают масло" и должны добавлять кварту каждые 1000 миль, жгут его, потому что двигатель старый и кольца больше не герметизируют вещи должным образом. Многие современные автомобили используют более современные материалы для поршневых колец. Это одна из причин, почему двигатели работают дольше и могут работать дольше между сменами масла.

Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом.Он может вращаться на обоих концах, так что его угол может меняться при движении поршня и вращении коленчатого вала.

Коленчатый вал

Коленчатый вал превращает движение поршня вверх-вниз в круговое движение, точно так же, как это делает кривошип на домкрате.

отстойник

Масляный поддон окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество масла, которое собирается на дне поддона (масляного поддона).

Далее мы узнаем, что может пойти не так с двигателями.

,

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 Рисунок 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.

,

Как форма поршня влияет на сгорание?

Когда мы говорим о двигателях, мы часто говорим, что-то «четыре цилиндра» или «шесть цилиндров». Но что это действительно означает? Для тех, кто не знаком с основами двигателя, «цилиндр» - это пространство, в котором движется поршень, и поршни являются жизненно важными частями внутри большинства двигателей, приводимых в движение внутренним сгоранием.

В основном бензин и воздух смешиваются в камере сгорания над поршнем.Когда электрическая искра зажигает эту смесь, она создает крошечный взрыв, который приводит поршень вверх и вниз. Это движение вращает коленчатый вал, который в конечном итоге отвечает за управление трансмиссией и колесами.

Как и следовало ожидать, поршни подвергаются большему нагреву, давлению и движению, чем почти любая другая часть двигателя. Они должны быть построены для долговечности. С постоянно развивающимися двигателями, автопроизводители продолжают находить новые способы создания более совершенных поршней, включая изменение их размера и состава.

Поршень лежит в основе того, как двигатель создает движение. Добавление поршней в двигатель или увеличение их размеров увеличивает рабочий объем, а это означает, что двигатель вырабатывает больше энергии, поскольку сжигает больше бензина.

Однако количество поршней в двигателе не единственное, что важно для них. Форма поршня оказывает большое влияние на процесс внутреннего сгорания. Главным образом, форма поршня во многом зависит от того, как осуществляется управление теплом и воздушно-топливной смесью.

Давайте сначала поговорим о различных формах поршня. Поршни, которые имеют эллиптическую форму или имеют форму овала, становятся более круглыми при подаче тепла. Это позволяет улучшить уплотнение, когда цилиндр встречается с камерой сгорания для большей эффективности. Некоторые поршни имеют коническую или коническую форму, что позволяет поршню двигаться более свободно независимо от количества тепла. Другие имеют «бочкообразную» форму, которая является более гладкой и генерирует меньше шума и резкости при движении [источник: Университет Виндзора].

Далее давайте узнаем больше о том, как верх поршня влияет на производительность, экономию топлива и долговечность двигателя.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020