Principiul de funcționare al pistonului. Cum funcționează un piston într-un motor cu ardere internă? Scopul și tipurile de pistoane

• asigura transferul fortelor mecanice catre biela;
• este responsabil pentru etanșarea camerei de ardere a combustibilului;
• asigură îndepărtarea în timp util a excesului de căldură din camera de ardere

Lucrarea pistonului are loc în condiții dificile și în multe privințe periculoase - la temperaturi ridicate și sarcini crescute, de aceea este deosebit de important ca pistoanele pentru motoare să se distingă prin eficiență, fiabilitate și rezistență la uzură. De aceea, pentru producerea lor se folosesc materiale ușoare, dar grele - aliaje de aluminiu sau oțel rezistente la căldură. Pistoanele sunt realizate prin două metode - turnare sau ștanțare.

Design piston

Pistonul motorului are un design destul de simplu, care constă din următoarele părți:

Volkswagen AG

1. Cap piston ICE
2. bolt de piston
3. Inel de fixare
4. Şeful
5. biela
6. Inserție din oțel
7. Inelul de compresie unu
8. Al doilea inel de compresie
9. Inel racletor de ulei

Caracteristicile de proiectare ale pistonului depind în majoritatea cazurilor de tipul de motor, de forma camerei sale de ardere și de tipul de combustibil utilizat.

Fund

Fundul poate avea formă diferită in functie de functiile pe care le indeplineste - plat, concav si convex. Forma concavă a fundului asigură o funcționare mai eficientă a camerei de ardere, cu toate acestea, aceasta contribuie la mai multe depuneri în timpul arderii combustibilului. Forma convexă a fundului îmbunătățește performanța pistonului, dar în același timp reduce eficiența procesului de ardere a amestecului de combustibil din cameră.

Inele de piston

Sub partea de jos sunt caneluri speciale (caneluri) pentru instalarea segmentelor de piston. Distanța de la partea de jos până la primul inel de compresie se numește zonă de tragere.

Segurile de piston sunt responsabile pentru o conexiune fiabilă între cilindru și piston. Ele asigură o etanșeitate fiabilă datorită unei potriviri strânse pe pereții cilindrului, care este însoțită de un proces intens de frecare. Uleiul de motor este folosit pentru a reduce frecarea. Segurile de piston sunt realizate din fontă.

Numărul de segmente de piston care pot fi instalate într-un piston depinde de tipul de motor folosit și de scopul acestuia. Adesea sunt instalate sisteme cu un inel racletor de ulei și două inele de compresie (primul și al doilea).

Inel racletor de ulei si inele de compresie

Inelul răzuitor de ulei asigură îndepărtarea în timp util a excesului de ulei de pe pereții interiori ai cilindrului, iar inelele de compresie împiedică intrarea gazelor în carter.

Inelul de compresie, situat primul, primește majoritatea sarcinilor inerțiale în timpul funcționării pistonului.

Pentru a reduce sarcinile în multe motoare, în canelura inelară este instalată o inserție de oțel, ceea ce crește rezistența și gradul de compresie al inelului. Inelele de tip compresie pot fi realizate sub formă de trapez, butoi, con, cu decupaj.

Inelul răzuitor de ulei în majoritatea cazurilor este echipat cu multe orificii pentru scurgerea uleiului, uneori cu un expandator cu arc.

bolt de piston

Aceasta este o parte tubulară care este responsabilă pentru conectarea fiabilă a pistonului la biela. Fabricat din aliaj de oțel. Când se instalează bolțul pistonului în boșe, acesta este fixat strâns cu inele speciale de reținere.

Pistonul, bolțul pistonului și inelele formează împreună așa-numitul grup piston al motorului.

Fusta

Partea de ghidare a dispozitivului cu piston, care poate fi realizată sub formă de con sau butoi. Fusta pistonului este echipată cu două boturi pentru conectarea cu bolțul pistonului.

Pentru a reduce pierderile prin frecare, pe suprafața mantalei se aplică un strat subțire de agent antifricțiune (se folosește adesea grafit sau disulfură de molibden). Partea inferioară a fustei este echipată cu un inel pentru raclerea uleiului.

Un proces obligatoriu pentru funcționarea unui dispozitiv cu piston este răcirea acestuia, care poate fi efectuată prin următoarele metode:

• pulverizarea uleiului prin orificiile din tija de legătură sau duză;
• mișcarea uleiului de-a lungul bobinei din capul pistonului;
• furnizarea de ulei în zona inelelor prin canalul inelar;
• ceata de ulei

Piesa de etansare

Partea de etanșare și partea inferioară sunt conectate sub forma unui cap de piston. În această parte a dispozitivului există segmente de piston - racletă de ulei și compresie. Canalele pentru inele au orificii mici prin care uleiul uzat intră în piston și apoi curge în carter.

În general, pistonul unui motor cu ardere internă este una dintre părțile cele mai puternic încărcate, care este supusă unor puternice efecte dinamice și în același timp termice. Aceasta impune cerințe sporite atât asupra materialelor utilizate la producerea pistoanelor, cât și asupra calității fabricării acestora.

Motorul oricărei mașini moderne se caracterizează printr-o complexitate ridicată a designului și un număr mare de componente. În ciuda unei astfel de complexități ridicate, principiul de funcționare a motorului cu ardere internă se bazează pe concepte de bază care sunt relevante pentru o mașină de orice clasă și an de fabricație. În acest articol, ne vom uita la unul dintre elementele cheie - pistonul unui motor cu ardere internă - și vom vorbi despre ce este și în ce constă.

Structura

Pistonul unui motor în 4 timpi are o structură destul de complexă și, astfel, întregul dispozitiv include mai multe părțile constitutive. Acest lucru vă permite să oferiți mașinii caracteristici tehnice optime, precum și să faceți motorul în 4 timpi mai rezistent la stres și, prin urmare, durabil.

Partea principală care alcătuiește pistonul unui motor cu ardere internă în patru timpi este partea de jos a acestuia. Fundul este puțin mai mic în diametru decât diametrul cilindrului, ceea ce se explică prin prezența inelelor de compresie și raclete de ulei. Partea inferioară a pistonului de orice diametru poate avea o formă și o descriere diferite. Astfel, acesta poate avea o formă concavă, iar adâncitura în sine poate avea o configurație diferită.

Scopul principal al fundului dispozitivului cu piston în proiectarea unui motor în patru timpi este interacțiunea cu vaporii de combustibil, care, atunci când sunt arși, împing pistonul și îl fac să se miște pe toată perioada de funcționare. Forma fundului pistonului unui motor în 4 timpi este dictată de un număr mare de factori. De obicei depinde de numărul de lumânări, putere, diametrul pistonului și multe alte nuanțe.

Pe lângă fund, în piston, indiferent de câți milimetri are în diametru, există întotdeauna o piesă de etanșare, care include dispozitive precum inele de compresie și raclete de ulei. Inelele de compresie sunt introduse în caneluri speciale prelucrate, care sunt ușor diferite ca diametru față de diametrul capului pistonului. Sarcina lor este de a nu permite amestecului folosit și proaspăt să se amestece și, de asemenea, de a menține presiunea în timpul arderii combustibilului.

Care este scopul inelelor de compresie? Inelele de compresie din pistonul unui motor în 4 timpi sunt necesare pentru ca eficiența motorului să fie maximă, iar toată energia combustibilului ars să fie direcționată către mișcarea pistonului. Din acest motiv, se impun cerințe serioase și stricte asupra materialelor din care sunt fabricate astfel de inele într-un motor în patru timpi.

Pe lângă compresie, pistonul unui motor în 4 timpi este echipat în mod necesar cu structuri precum inele de raclere a uleiului, care au un diametru puțin mai mare decât pistonul în sine. Sunt necesare pentru ca lubrifiantul, care circulă constant în motor pentru a preveni frecarea și supraîncălzirea, să rămână pe suprafețele de frecare în cantitate potrivită și să nu se acumuleze în camera de ardere. Datorită acestui fapt, depunerile de carbon din ulei sunt evitate, iar consumul de lubrifiant este redus drastic.

Cum functioneaza?

Cursa unui motor în patru timpi este ciclul în care arborele cotit al motorului face o revoluție completă. În acest timp, amestecul de combustibil, care este furnizat de un carburator sau injector, se arde complet și este descărcat în galeria de evacuare, unde trece prin toba de eșapament și se disipează în mediu.

Cursa pistonului este caracterizată exclusiv de mișcarea în sus și în jos. Această stare de fapt se aplică motoarelor în patru timpi și tuturor celorlalte tipuri de motoare. După cum sa menționat deja, mișcarea de translație este cauzată exclusiv de procesele de ardere care au loc la temperaturi ridicate.

Când cursa pistonului este în direcție verticală, arborele cotit la care este conectat se rotește. Din acest motiv, designerii și inginerii au introdus o manivela care vă permite să puneți arborele în mișcare și să-l faceți să rotească roțile tot timpul în timp ce motorul în patru timpi funcționează.

De obicei, manivela este articulată de capul pistonului: cursa pistonului este suficient de liberă, astfel încât manivela se mișcă la un unghi ascuțit față de axa de simetrie și este în mișcare constantă. Biela este o tijă metalică mică, care este echipată cu inserții de balamale la ambele capete. Pe de o parte, biela se mișcă în raport cu pistonul, care se mișcă în sus și în jos.

De la capătul opus, biela este fixată mobil de arborele cotit. Între biela și arbore sunt așa-numitele căptușeli, al căror dispozitiv vă permite să transportați temperaturi mariși nu se uza chiar și la sarcini de vârf. Când vine timpul pentru reparații, căptușele sunt înlocuite cu altele noi și pot exista mai multe astfel de cicluri de întreținere înainte de a înlocui arborele cotit.

Material de producție

Pistonul unui motor în 4 timpi, sau mai bine zis, materialul din care este fabricat, trebuie să îndeplinească un număr mare de cerințe. De exemplu, materialul trebuie să fie rezistent la supraîncărcări severe de temperatură, deoarece arderea combustibilului provoacă supraîncălzire severă, pentru care majoritatea materialelor existente nu sunt pregătite.

În plus, astfel de materiale ar trebui să aibă o densitate scăzută. Acest lucru este necesar pentru a face pistonul cât mai ușor pentru a reduce sarcina asupra pieselor și consumul total de combustibil.

Ce materiale îndeplinesc astfel de cerințe și sunt utilizate pe scară largă la motoarele cu ardere internă în patru timpi? Cel mai comun astfel de material este fonta. Fiind relativ ieftin, face o treabă excelentă cu toate sarcinile sale și rezistă la temperaturi ridicate. După cum arată practica, resursa unei astfel de piese este destul de mare, iar fiabilitatea îndeplinește toate cerințele, astfel încât un piston din fontă poate fi găsit pe majoritatea mașinilor.

Cu toate acestea, progresul nu stă pe loc, iar aluminiul a înlocuit fonta, sau mai degrabă, varietatea sa specială. Avantajul acestui material este că este vizibil mai ușor, dar din punct de vedere al rezistenței nu este cu nimic inferior fontei obișnuite. Din acest motiv, pistoanele din aluminiu sunt puse pe mașinile sport în motoarele în patru timpi. Această decizie a permis creșterea puterii, creșterea resurselor și reducerea consumului de combustibil. Este de remarcat faptul că pistoanele din aluminiu sunt adesea instalate pe vehiculele civile obișnuite, ceea ce indică avantajele lor evidente.

rezumat

Pistonul motorului este detaliu important, fără de care funcționarea normală a motorului ar fi imposibilă. În acest sens, producătorii auto mondiali încearcă să aducă soluțiile existente mai aproape de perfecțiune. Acest lucru vă permite să obțineți performanțe mai bune cu o resursă mai mare, ceea ce indică faptul că progresul nu stă pe loc.

Pistonul ocupă un loc central în procesul de transformare a energiei combustibilului în energie termică și mecanică. Să vorbim despre pistoanele de motor, ce sunt și cum funcționează.

Ce este?

Un piston este o piesă cilindrică care se deplasează alternativ în interiorul cilindrului unui motor. Este necesară modificarea presiunii gazului munca mecanica, sau invers - mișcare alternativă în schimbarea presiunii. Acestea. transmite bielei forta rezultata din presiunea gazului si asigura derularea tuturor ciclurilor ciclului de lucru. Arată ca o sticlă inversată și constă dintr-un fund, un cap, o parte de ghidare (fustă).

Motoarele pe benzină folosesc pistoane cu fund plat datorită ușurinței de fabricare și a căldurii mai puține în timpul funcționării. Deși unele mașini moderne fac adâncituri speciale pentru supape. Acest lucru este necesar pentru ca atunci când cureaua de distribuție se rupe, pistoanele și supapele să nu se întâlnească și să nu implice o reparație serioasă. Partea inferioară a pistonului diesel este realizată cu o adâncitură, care depinde de gradul de formare a amestecului și de locația supapelor și injectoarelor. Cu această formă a fundului, aerul este mai bine amestecat cu combustibilul care intră în cilindru.

Pistonul este expus la temperaturi și presiuni ridicate. Se deplasează cu viteză mare în interiorul cilindrului. Prin urmare, inițial pentru motoarele de automobile au fost turnate din fontă. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, aluminiul a început să fie folosit, deoarece. a oferit următoarele avantaje: o creștere a vitezei și a puterii, mai puțin stres asupra pieselor, un transfer de căldură mai bun.

De atunci, puterea motoarelor a crescut de multe ori. Temperatura și presiunea în cilindrii motoarelor moderne de automobile (în special motoare diesel) au devenit astfel încât aluminiul și-a atins limita de rezistență. Prin urmare, în anul trecut astfel de motoare sunt echipate cu pistoane din oțel care pot rezista cu încredere la sarcini crescute. Sunt mai ușoare decât aluminiul datorită pereților mai subțiri și a înălțimii de compresie mai mici, de exemplu. distanța de la partea de jos până la axa știftului de aluminiu. Iar pistoanele din oțel nu sunt turnate, ci prefabricate.

Printre altele, reducerea dimensiunilor verticale ale pistonului cu același bloc de cilindri face posibilă prelungirea bielelor. Acest lucru va reduce sarcinile laterale din perechea piston-cilindru, ceea ce va afecta pozitiv consumul de combustibil și durata de viață a motorului.Sau, fără a schimba bielele și arborele cotit, puteți scurta blocul cilindrilor.Astfel vom ușura motorul.

Care sunt cerințele?

• Pistonul, care se deplasează în cilindru, permite gazelor comprimate, produsul arderii combustibilului, să se extindă și să efectueze lucrări mecanice. Prin urmare, trebuie să fie rezistent la temperaturi ridicate, presiunea gazului și să etanșeze în mod fiabil alezajul cilindrului.
• Trebuie să îndeplinească cel mai bine cerințele perechii de frecare pentru a minimiza pierderile mecanice și, ca urmare, uzura.
• Experimentând sarcini din camera de ardere și reacție de la biela, trebuie să reziste la solicitări mecanice.
• Când rulează alternativ la viteză mare, ar trebui să încarce mecanismul manivelei cu forțe de inerție cât mai puțin posibil.

Scop principal

Combustibilul, care arde în spațiul de deasupra pistonului, eliberează o cantitate imensă de căldură în fiecare ciclu al motorului. Temperatura gazelor arse ajunge la 2000 de grade. Ei vor transfera doar o parte din energie către părțile mobile ale motorului, orice altceva sub formă de căldură va încălzi motorul. Ceea ce rămâne, împreună cu gazele de eșapament, va zbura în țeavă. Prin urmare, dacă nu răcim pistonul, acesta se va topi după un timp. Acesta este un punct important pentru înțelegerea condițiilor de funcționare ale grupului de piston.

Să repetăm ​​din nou fapt cunoscut că fluxul de căldură este direcționat de la corpurile mai încălzite către cele mai puțin încălzite.

Cel mai încălzit este fluidul de lucru sau, cu alte cuvinte, gazele din camera de ardere. Este destul de clar că căldura va fi transferată în aerul din jur - cel mai rece. Aerul, spălând radiatorul și carcasa motorului, va răci lichidul de răcire, blocul cilindrilor și carcasa capului. Rămâne de găsit o punte prin care pistonul își degajă căldura blocului și antigel. Există patru moduri pentru aceasta.

Asa de, prima cale care oferă cel mai mult flux, sunt segmente de piston. Și sună primul inel rol principal așa cum este situat mai aproape de fund. Aceasta este calea cea mai scurtă către lichidul de răcire prin peretele cilindrului. Inelele sunt apăsate simultan atât pe canelurile pistonului, cât și pe peretele cilindrului. Acestea asigură mai mult de 50% din fluxul de căldură.

A doua cale este mai puțin evidentă. Al doilea lichid de răcire din motor este uleiul. Având acces în cele mai încălzite locuri ale motorului, ceața de ulei duce și dă baii de ulei o parte semnificativă a căldurii din cele mai fierbinți puncte. În cazul utilizării duzelor de ulei care direcţionează jetul către suprafaţa interioară a fundului pistonului, ponderea uleiului în schimbul de căldură poate ajunge la 30 - 40%. Este clar că atunci când încărcăm uleiul cu funcția de lichid de răcire, trebuie să avem grijă să-l răcim. În caz contrar, uleiul supraîncălzit își poate pierde proprietățile. De asemenea, cu cât temperatura uleiului este mai mare, cu atât poate transporta mai puțină căldură.

A treia cale. O parte din căldură este preluată pentru încălzire de amestecul de aer proaspăt-combustibil care intră în cilindru. Cantitatea de amestec proaspăt și cantitatea de căldură pe care o ia depinde de modul de funcționare și de gradul de deschidere a clapetei de accelerație. De menționat că căldura obținută în timpul arderii este, de asemenea, proporțională cu sarcina. Prin urmare, această cale de răcire este impulsivă; este rapid si foarte eficient datorita faptului ca caldura este preluata din partea din care se incalzeste pistonul.

Datorită importanței sale mai mari, trebuie acordată o atenție deosebită transferului de căldură prin segmentele pistonului. Este clar că dacă blocăm această cale, atunci este puțin probabil ca motorul să reziste oricăror regimuri forțate lungi. Temperatura va crește, materialul pistonului va „pluti”, iar motorul se va prăbuși.

Amintiți-vă o caracteristică precum compresia. Să ne imaginăm că inelul nu aderă pe toată lungimea sa de peretele cilindrului. Apoi, gazele arse, care pătrund în gol, vor crea o barieră care împiedică transferul căldurii de la piston prin inel către peretele cilindrului. Este la fel ca și când ați închis o parte a radiatorului și l-ați lipsi de capacitatea de a fi răcit cu aer.

Imaginea este mai teribilă dacă inelul nu are contact strâns cu canelura. În acele locuri în care gazele au posibilitatea să curgă pe lângă inel prin canelură, secțiunea pistonului este lipsită de posibilitatea de a se răci. Ca urmare, arderea și ciobirea părții adiacente scurgerii.

De câte inele ai nevoie pentru un piston? Din punct de vedere mecanic, cu cât sunt mai puține inele, cu atât mai bine. Cu cât sunt mai înguste, cu atât sunt mai mici pierderile în grupul de piston. Odată cu scăderea numărului și înălțimii acestora, condițiile de răcire a pistonului se înrăutățesc, crescând rezistența termică a peretelui inferior - inel - cilindr. Prin urmare, alegerea designului este întotdeauna un compromis.

În dispozitivul motor, pistonul este un element cheie al procesului de lucru. Pistonul este realizat sub forma unei sticle metalice goale, situate cu fundul sferic (capul pistonului) in sus. Partea de ghidare a pistonului, cunoscută și sub denumirea de fustă, are caneluri puțin adânci concepute pentru a ține inelele pistonului în ele. Scopul segmentelor pistonului este de a asigura, în primul rând, etanșeitatea spațiului de deasupra pistonului, unde, în timpul funcționării motorului, amestecul benzină-aer este ars instantaneu și gazul care se dilată rezultat nu ar putea, după ce a rotunjit fusta, să se precipite sub pistonul. În al doilea rând, inelele împiedică uleiul de sub piston să pătrundă în spațiul peste piston. Astfel, inelele din piston acționează ca etanșări. Inelul de piston inferior (inferior) se numește inel de raclere a uleiului, iar inelul superior (superior) se numește compresie, adică asigură un grad ridicat de compresie a amestecului.

Când un amestec combustibil-aer sau combustibil intră în cilindru de la un carburator sau un injector, acesta este comprimat de piston pe măsură ce se deplasează în sus și aprins de o descărcare electrică de la bujie (într-un motor diesel, amestecul se auto-aprinde datorită compresie bruscă). Gazele de ardere rezultate au un volum mult mai mare decât amestecul de combustibil original și, extinzându-se, împinge brusc pistonul în jos. Astfel, energia termică a combustibilului este transformată într-o mișcare alternativă (în sus și în jos) a pistonului în cilindru.

În continuare, trebuie să convertiți această mișcare în rotație a arborelui. Acest lucru se întâmplă astfel: în interiorul mantalei pistonului există un deget pe care este fixată partea superioară a bielei, aceasta din urmă este fixată pivotant pe manivela arborelui cotit. Arborele cotit se rotește liber pe lagărele de susținere care se află în carterul motorului cu ardere internă. Când pistonul se mișcă, biela începe să rotească arborele cotit, din care cuplul este transmis transmisiei și - mai departe prin sistemul de angrenaje - roților motoare.

Specificații motor Specificații motor La deplasarea în sus și în jos, pistonul are două poziții, care sunt numite puncte moarte. Punctul mort superior (PMS) este momentul ridicării maxime a capului și a întregului piston în sus, după care începe să se miște în jos; Centru mort inferior (BDC) - poziția cea mai de jos a pistonului, după care vectorul de direcție se schimbă și pistonul se grăbește în sus. Distanța dintre TDC și BDC se numește cursa pistonului, volumul părții superioare a cilindrului cu pistonul la PMS formează camera de ardere, iar volumul maxim al cilindrului cu pistonul la BDC se numește volumul total al cilindrului. Diferența dintre volumul total și volumul camerei de ardere se numește volumul de lucru al cilindrului.
Volumul total de lucru al tuturor cilindrilor unui motor cu ardere internă este indicat în specificatii tehnice motor, exprimat în litri, deci în viața de zi cu zi se numește cilindree a motorului. A doua cea mai importantă caracteristică a oricărui motor cu ardere internă este raportul de compresie (SS), definit ca coeficientul împărțirii volumului total la volumul camerei de ardere. Pentru motoarele cu carburator, SS variază de la 6 la 14, pentru motoarele diesel - de la 16 la 30. Acest indicator, împreună cu dimensiunea motorului, determină puterea, eficiența și caracterul complet al arderii amestecului combustibil-aer, care afectează toxicitatea emisiilor în timpul funcționării motorului.
Puterea motorului are o denumire binară - in cai putere(CP) și în kilowați (kW). Pentru a converti unitățile între ele, se aplică un coeficient de 0,735, adică 1 CP. = 0,735 kW.
Ciclul de funcționare al unui motor cu ardere internă în patru timpi este determinat de două rotații ale arborelui cotit - o jumătate de tură pe cursă, corespunzătoare unei curse a pistonului. Dacă motorul este cu un singur cilindru, atunci se observă denivelări în funcționarea sa: o accelerare bruscă a cursei pistonului în timpul arderii explozive a amestecului și încetinirea acesteia pe măsură ce se apropie de BDC și mai departe. Pentru a opri această denivelare, pe arborele din afara carcasei motorului este instalat un disc masiv de volantă cu o inerție mare, datorită căruia momentul de rotație a arborelui în timp devine mai stabil.

Principiul de funcționare a motorului cu ardere internă
masina moderna, cel mai adesea condus de un motor cu ardere internă. Există multe astfel de motoare. Ele diferă ca volum, număr de cilindri, putere, viteză de rotație, combustibil utilizat (motoare diesel, benzină și gaz cu ardere internă). Dar, în principiu, dispozitivul motorului cu ardere internă, se pare.
Cum funcționează un motor și de ce se numește motor cu ardere internă în patru timpi? Înțeleg despre arderea internă. Combustibilul arde în interiorul motorului. Și de ce 4 cicluri ale motorului, ce este? Într-adevăr, există motoare în doi timpi. Dar pe mașini sunt folosite extrem de rar.
Un motor în patru timpi se numește deoarece activitatea sa poate fi împărțită în patru părți egale în timp. Pistonul va trece prin cilindru de patru ori - de două ori în sus și de două ori în jos. Cursa începe atunci când pistonul se află în punctul cel mai de jos sau cel mai înalt. Pentru șoferi-mecanici, acesta se numește punct mort superior (TDC) și punct mort inferior (BDC).
Prima lovitură - lovitură de admisie

Prima cursă, cunoscută și sub numele de admisie, începe la TDC (centrul mort superior). Mișcându-se în jos, pistonul aspiră amestecul aer-combustibil în cilindru. Funcționarea acestei curse are loc cu supapa de admisie deschisă. Apropo, există multe motoare cu mai multe supape de admisie. Numărul lor, dimensiunea, timpul petrecut în stare deschisă pot afecta semnificativ puterea motorului. Există motoare în care, în funcție de presiunea pe pedala de accelerație, se produce o creștere forțată a timpului de deschidere a supapelor de admisie. Acest lucru se face pentru a crește cantitatea de combustibil absorbită, care, odată aprins, crește puterea motorului. Mașina, în acest caz, poate accelera mult mai repede.

A doua cursă este cursa de compresie

Următoarea cursă a motorului este cursa de compresie. După ce pistonul atinge punctul cel mai de jos, începe să se ridice, comprimând astfel amestecul care a intrat în cilindru pe cursa de admisie. Amestecul de combustibil este comprimat la volumul camerei de ardere. Ce fel de cameră este aceasta? Spațiul liber dintre partea superioară a pistonului și partea superioară a cilindrului atunci când pistonul se află în punctul mort superior se numește cameră de ardere. Supapele sunt complet închise în timpul acestei curse a motorului. Cu cât sunt închise mai strâns, cu atât compresia este mai bună. Mare importanță are, în acest caz, starea pistonului, cilindrului, segmentelor pistonului. Dacă există goluri mari, compresia bună nu va funcționa și, în consecință, puterea unui astfel de motor va fi mult mai mică. Compresia poate fi verificată cu un dispozitiv special. După mărimea compresiei, se poate trage o concluzie despre gradul de uzură a motorului.

Al treilea ciclu - cursa de lucru

Al treilea ciclu este unul de lucru, începe de la TDC. Se numește muncitor dintr-un motiv. La urma urmei, în acest ciclu are loc o acțiune care face ca mașina să se miște. În acest moment, intră în joc sistemul de aprindere. De ce este acest sistem numit așa? Da, pentru că este responsabil pentru aprinderea amestecului de combustibil comprimat în cilindrul din camera de ardere. Funcționează foarte simplu - lumânarea sistemului dă o scânteie. Pentru dreptate, merită remarcat faptul că scânteia este emisă pe bujie cu câteva grade înainte ca pistonul să atingă punctul de sus. Aceste grade, într-un motor modern, sunt reglate automat de „creierul” mașinii.
După ce combustibilul se aprinde, are loc o explozie - acesta crește brusc în volum, forțând pistonul să se miște în jos. Supapele din această cursă a motorului, ca și în cea precedentă, sunt în stare închisă.

A patra măsură este măsura de eliberare

A patra cursă a motorului, ultima este evacuarea. După ce a ajuns la punctul de jos, după cursa de lucru, supapa de evacuare începe să se deschidă în motor. Pot exista mai multe astfel de supape, precum și supape de admisie. Mișcându-se în sus, pistonul elimină gazele de eșapament din cilindru prin această supapă - îl ventilează. Gradul de compresie în cilindri, eliminarea completă a gazelor de eșapament și cantitatea necesară de amestec aer-combustibil de admisie depind de funcționarea precisă a supapelor.

După a patra măsură, este rândul primei. Procesul se repetă ciclic. Și din cauza ce are loc rotația - funcționarea motorului cu ardere internă în toate cele 4 timpi, ceea ce face ca pistonul să se ridice și să coboare în cursele de compresie, evacuare și admisie? Cert este că nu toată energia primită în ciclul de lucru este direcționată către mișcarea mașinii. O parte din energie este folosită pentru a învârti volantul. Și el, sub influența inerției, întoarce arborele cotit al motorului, mișcând pistonul în perioada ciclurilor „nefuncționale”.

Mecanism de distribuție a gazelor

Mecanismul de distribuție a gazelor (GRM) este proiectat pentru injecția de combustibil și gazele de eșapament în motoarele cu ardere internă. Mecanismul de distribuție a gazului în sine este împărțit într-o supapă inferioară, atunci când arborele cu came este în blocul cilindrilor, și o supapă superioară. Mecanismul supapelor deasupra capului implică faptul că arborele cu came este situat în chiulasa (chiulasa). Există, de asemenea, mecanisme alternative de distribuție a gazelor, cum ar fi un sistem de sincronizare cu manșon, un sistem desmodromic și un mecanism de fază variabilă.
Pentru motoarele în doi timpi, mecanismul de distribuție a gazului se realizează folosind porturile de admisie și evacuare din cilindru. Pentru motoarele în patru timpi, cel mai comun sistem de supape în cap, care va fi discutat mai jos.

Dispozitiv de cronometrare
În partea superioară a blocului cilindrilor se află chiulasa (chiulasa) cu arborele cu came, supapele, împingătoarele sau culbutorii amplasate pe el. Roata de antrenare a arborelui cu came este deplasată în afara chiulasei. Pentru a preveni scurgerea uleiului de motor de sub capacul supapei, pe gâtul arborelui cu came este instalat un sigiliu. Capacul supapei în sine este montat pe o garnitură rezistentă la ulei și benzină. Cureaua sau lanțul de distribuție este uzată pe fulia arborelui cu came și este antrenată de angrenajul arborelui cotit. Rolele de tensionare sunt folosite pentru a tensiona cureaua, „pantofi” de tensionare sunt folosiți pentru lanț. De obicei, cureaua de distribuție antrenează pompa de răcire cu apă, arborele intermediar pentru sistemul de aprindere și antrenarea pompei de înaltă presiune a pompei de injecție (pentru versiunile diesel).
Pe partea opusă a arborelui cu came, un amplificator de vid, servodirecție sau alternatorul mașinii pot fi acționate prin transmisie directă sau cu ajutorul unei curele.

Arborele cu came este o osie cu came prelucrate pe ea. Camele sunt amplasate de-a lungul arborelui astfel incat in timpul rotatiei, in contact cu ridicatoarele de supape, acestea sa fie presate exact in concordanta cu ciclurile de functionare ale motorului.
Există motoare cu doi arbori cu came (DOHC) și un număr mare de supape. Ca și în primul caz, scripetele sunt antrenate de o singură curea de distribuție și lanț. Fiecare arbore cu came închide un tip de supapă de admisie sau de evacuare.
Supapa este presată de un balansoar (versiunile timpurii ale motoarelor) sau de un împingător. Există două tipuri de împingătoare. Primul este împingător, unde spațiul este reglat de lamele, al doilea este împingător hidraulic. Impingatorul hidraulic inmoaie lovitura la supapa datorita uleiului care se afla in ea. Nu este necesară reglarea distanței dintre came și partea superioară a împingătorului.

Principiul de funcționare al cronometrajului

Întregul proces de distribuție a gazului se reduce la rotația sincronă a arborelui cotit și a arborelui cu came. Precum și deschiderea supapelor de admisie și evacuare la o anumită poziție a pistoanelor.
Pentru a poziționa cu precizie arborele cu came în raport cu arborele cotit, se folosesc marcaje de aliniere. Înainte de a pune cureaua de distribuție, semnele sunt combinate și fixate. Apoi cureaua este pusă, scripetele sunt „eliberate”, după care cureaua este tensionată de rolele de tensionare.
Când supapa este deschisă cu un culbutor, se întâmplă următoarele: arborele cu came „funcționează” pe culbutorul, care presează supapa, după ce trece prin came, supapa se închide sub acțiunea arcului. Supapele în acest caz sunt dispuse în formă de V.
Dacă în motor se folosesc împingătoare, atunci arborele cu came este situat direct deasupra împingătoarelor, în timpul rotației, apăsând camele sale pe ele. Avantajul unui astfel de timp este zgomotul redus, prețul scăzut, mentenabilitatea.
Într-un motor cu lanț, întregul proces de distribuție a gazului este același, doar la asamblarea mecanismului, lanțul este pus pe arbore împreună cu scripete.

mecanism manivelă

Mecanismul manivelei (denumit în continuare KShM) este un mecanism motor. Scopul principal al arborelui cotit este de a converti mișcările alternative ale unui piston cilindric în mișcări de rotație ale arborelui cotit într-un motor cu ardere internă și invers.

dispozitiv KShM
Piston

Pistonul are forma unui cilindru din aliaje de aluminiu. Funcția principală a acestei părți este de a transforma schimbarea presiunii gazului în lucru mecanic sau invers - presurizarea datorită mișcării alternative.
Pistonul este un fund, cap și fusta pliate împreună, care îndeplinesc funcții complet diferite. Capul pistonului de formă plată, concavă sau convexă conține o cameră de ardere. Capul are caneluri tăiate unde sunt amplasate segmentele pistonului (compresie și racletă de ulei). Inelele de compresie previn pătrunderea gazului în carterul motorului, iar inelele de raclere a uleiului pentru piston ajută la îndepărtarea excesului de ulei de pe pereții interiori ai cilindrului. În fustă sunt două boșe, care asigură amplasarea bolțului pistonului care conectează pistonul la biela.

O biela din oțel ștanțat sau forjat (mai rar titan) are îmbinări pivotante. Rolul principal al bielei este de a transfera forța pistonului către arborele cotit. Designul bielei presupune prezența unui cap superior și inferior, precum și a unei tije cu o secțiune în I. Capul superior și boturile conțin un știft de piston rotativ ("plutitor"), în timp ce capul inferior este pliabil, permițând astfel o legătură strânsă cu pivotul arborelui. Tehnologie moderna divizarea controlată a capului inferior permite o precizie ridicată a conexiunii părților sale.

Volanul este montat la capătul arborelui cotit. Astăzi găsesc aplicare largă volante cu masă dublă, având forma a două discuri interconectate elastic. Roata inelară a volantului este direct implicată în pornirea motorului prin demaror.

Bloc și chiulasa

Blocul cilindrilor și chiulasa sunt din fontă (mai rar aliaje de aluminiu). Blocul cilindrilor are cămăși de răcire, paturi pentru lagărele arborelui cotit și arborelui cu came, precum și puncte de atașare pentru instrumente și ansambluri. Cilindrul însuși acționează ca ghid pentru pistoane. Chiulasa conține o cameră de ardere, canale de intrare-ieșire, găuri speciale filetate pentru bujii, bucșe și scaune presate. Etanșeitatea legăturii blocului cilindrilor cu capul este prevăzută cu o garnitură. În plus, chiulasa este închisă cu un capac ștanțat, iar între ele, de regulă, este instalată o garnitură de cauciuc rezistentă la ulei.

În general, pistonul, căptușeala cilindrului și biela formează grupul cilindru sau cilindru-piston al mecanismului manivelă. Motoarele moderne pot avea până la 16 sau mai mulți cilindri.

Cred că orice șofer știe cel mai probabil cum arată un piston. Dar pe aceasta, de regulă, cunoștințe despre parte principală motor și capăt. Prin urmare, să umplem golul și să vorbim despre scopul pistonului, caracteristicile sale de proiectare și materialele de fabricație.

Cum arată un piston? Detaliu complex. Acest lucru confirmă acest fapt - foarte puțini producători de automobile produc ei înșiși pistoane, încredințând acest lucru producătorilor specializați.

Mai mult, este veriga principală în procesul de transformare. energie chimica combustibil în termic, apoi în mecanic.

Pistonul, aș spune, este o piesă frumoasă de formă cilindrică, efectuează mișcări alternative uluitoare în cilindru, preia temperaturi ridicate și modificări ale presiunii gazului, transformând totul în lucru mecanic.

Adică, iată ce face pistonul:

• preia presiunea gazelor din camera de ardere și transferă această presiune la arborele cotit al motorului;
• asigură un proces dur de microexplozii în cilindru, în timp ce izolează ermetic cavitatea peste piston de spațiul de sub piston, împiedicând gazele să intre în crater și uleiul de lubrifiere să intre în camera de ardere.

Cum arată pistonul? Proiecta

Schema a fost pregătită pe baza materialelor Volkswagen AG

1. cap de piston;
2. deget;
3. inel de fixare;
4. sefii;
5. cap de biela;
6. fusta; inserție de oțel;
7. inel de compresie trapezoidal;
8. inel de compresie conic de decupare;
9. inel racletor de ulei cu expansor cu arc

Pistonul constă dintr-un fund, o parte de etanșare cu segmente de piston pentru a crea compresie și eliminarea uleiului și o parte de ghidare (fustă).

În partea de mijloc a pistonului (zona fustei) există șuruburi cu găuri pentru știft și inele.

Fund de lucru

Știți cum arată pistonul și cum se numește această piesă? Această parte a piesei servește la primirea forței de la presiunea gazului din camera de ardere și se numește fund de lucru . Forma sa depinde de geometria acestei camere și de amplasarea supapelor.

În cazul în care fundul este concav, forma camerei de ardere seamănă cu una sferică. Aceasta îi mărește suprafața, dar duce la o creștere a formării funinginei, iar rezistența fundului concav este mai mică decât cea a celui plat.

Fundul convex face camera de ardere în formă de fante, ceea ce duce la o deteriorare a procesului de învolburare a amestecului și de răcire a fundului în sine, deși formarea de carbon este redusă.

În plus, această formă a fundului reduce masa pistonului cu o rezistență suficientă.

Fundul plat din punct de vedere al performantelor este o optiune intermediara intre cele doua anterioare si este mai des folosit la motoarele cu carburator.

La motoarele diesel, varietatea formelor de fund este și mai mare, acestea variază în funcție de raportul de compresie, metoda de formare a amestecului, locația duzelor și mulți alți factori.

Sector de etanșare

Capul pistonului etanșează legătura mobilă a pistonului cu cilindrul datorită inelelor de piston, care sunt instalate în caneluri speciale. Inelele de compresie sunt introduse în canelurile superioare, iar în canelurile inferioare este introdus un inel de raclere a uleiului. Există găuri de trecere în canelura pentru inelul de raclere a uleiului, prin care uleiul în exces este drenat în cavitatea internă a pistonului.

Fusta de ghid, șefi

Secțiunea pistonului situată sub inelul de răzuire a uleiului se numește manta pistonului, precum și trunchiul sau partea de ghidare.

Funcția sa este de a menține pistonul în direcția corectă și de a percepe sarcinile laterale.

Pe partea interioară a fustei există maree - bosuri, găuri pentru bolțul pistonului sunt găurite în ele. Iar pentru fixarea lui se prelucreaza caneluri in gauri, pentru blocarea degetului cu inele de retinere.

Ce vor spune metalurgiștii?

Deoarece piesa funcționează în condiții insuportabile, metalele sunt impuse cerințe destul de stricte pentru fabricarea sa:

• pentru a reduce sarcinile inerțiale, materialul ar trebui să aibă un mic gravitație specifică cu suficientă rezistență;
• coeficient scăzut de dilatare termică;
• păstrarea proprietăților fizice (rezistenței) la temperaturi ridicate;
• conductivitate termică semnificativă și capacitate termică;
• coeficient minim de frecare asociat cu materialul peretelui cilindrului;
• rezistență semnificativă la uzură;
• nicio defecțiune la oboseală a materialului sub sarcină;
• preț scăzut, disponibilitate generală și ușurință de prelucrare mecanică și alte tipuri în procesul de producție.

Este clar că un metal care îndeplinește pe deplin cerințele enumerate pur și simplu nu există. Prin urmare, pentru motoarele de automobile de masă, pistoanele sunt fabricate în principal din două materiale - fontă și aliaje de aluminiu și, mai exact, din aliaje de siliciu care conțin aluminiu și siliciu.

Varianta fonta

Fonta are multe avantaje, este dură, tolerează bine temperaturile ridicate, are rezistență optimă la uzură și are un coeficient de frecare scăzut (o pereche fontă - fontă). Și coeficientul său de dilatare termică este mai mic decât cel al unui piston din aluminiu.

Dar există și dezavantaje: conductivitate termică scăzută, motiv pentru care temperatura inferioară a pistonului din fontă este mai mare decât cea a omologul din aluminiu.

Dar principalul dezavantaj al fontei este densitatea sa semnificativă, ceea ce înseamnă greutate. Pentru a crește puterea și eficiența motorului, proiectanții cresc de obicei viteza, dar pistoanele grele din fontă nu permit acest lucru din cauza sarcinilor inerțiale mari.

Prin urmare, pentru motoarele de automobile moderne, atât pe benzină, cât și pe motorină, pistoanele din aluminiu sunt turnate.

Varianta din aluminiu

Aluminiul are o greutate mult mai mică decât fonta, dar deoarece este mai moale, grosimea pereților pistonului trebuie mărită, ca urmare, greutatea pistonului devine cu doar 30 până la 40 la sută mai ușoară în raport cu fonta.

În plus, aluminiul are un coeficient de dilatare termică crescut, astfel încât plăcile de oțel stabilizatoare la căldură trebuie topite în corpul piesei și trebuie făcute goluri crescute.

Aluminiul are un coeficient de frecare destul de scăzut (pereche: aluminiu - fontă), care este bun pentru funcționarea pistoanelor din aluminiu la motoarele cu bloc cilindric din fontă sau căptușe din fontă.

Pe motoarele moderne ale mărcilor germane - Audi, Volkswagen, Mercedes, nu există căptușeli din fontă. Cilindrii de aluminiu de acolo sunt prelucrati in mod special, astfel incat suprafata peretelui este foarte dura si are o rezistenta la uzura chiar mai mare decat la montarea mansoanelor din fonta.

Și pentru a reduce frecarea într-o pereche de aluminiu - aluminiu, se efectuează călcarea suprafeței fustei. Astfel, respingerea garniturilor din fontă reduce foarte mult greutatea blocului cilindrilor.

În aliajele de siliciu-aluminiu, din care sunt fabricate pistoanele majorității motoarelor de automobile, se adaugă cupru, nichel și alte metale pentru a îmbunătăți performanța.

Pistoanele mașinilor de producție sunt produse prin turnare, iar pe motoarele forțate se folosesc produse realizate prin ștanțare la cald. Acest lucru îmbunătățește structura materialului - crește rezistența și rezistența la uzură. Adevărat, este imposibil să montați plăci termostatice din oțel în varianta ștanțată.

Probabil asta e tot. Ați primit cunoștințele minime necesare despre cum arată un piston, designul și condițiile de funcționare ale acestuia.

Rămâne să împărtășim aceste informații prietenilor de pe rețelele de socializare, să-i invităm la un pahar de ceai și, într-o atmosferă familiară, relaxată, să-i invităm să se alăture cititorilor blogului nostru.

Și va fi, de asemenea, interesant pentru tine să știi despre și. Haideți, faceți clic pe link!

Până ne întâlnim din nou, prieteni!