Поршневая группа и шатуны

Поршневая группа и шатуны

Поршень. При такте рабочего хода поршень воспринимает давление газов и передает его через шатун на коленчатый вал. Поршень состоит из трехосновных частей: днища, уплотняющей части с проточенными в ней канавками для поршневых колец и юбки, поверхность которой соприкасается с зеркалом цилиндра. Днище поршня вместе с внутренней поверхностью головки цилиндра, образующее камеру сгорания, непосредственно воспринимает давление газов: оно может быть плоским (двигатели ЗИЛ-130, ГАЗ-53-11), выпуклым (двигатель автомобидя «Москвич-2140») и фасонным (дизели ЯМЗ, КамАЗ).

Наибольшее распространение в карбюраторных двигателях получили плоские днища, отличающиеся относительной простотой изготовления. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня, на которой располагаются компрессионные и маслосъемные кольца. Число колец зависит от типа двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Зазор между головкой поршня и стенкОй цилиндра находится в пределах 0,4—0,6 мм.

Юбка поршня, имеющая форму конуса овального сечения, является направляющей при его движении в цилиндре. С внутренней стороны она имеет охлаждающие ребра и приливы — бобышки с отверстиями для поршневого пальца. На юбке поршня ряда двигателей с одной стороны сделаны Т- или П-об-разные тепловые прорези, предупреждающие заклинивание поршня при нагревании.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Для свободного перемещения поршня необходим и зазор между его юбкой и зеркалом цилиндра, который при их нормальном тепловом состоянии (80—95 °С) для различных моделей двигателей равен 0,04— 0,08 мм.

Для предотвращения задиров поршня при нагреве на его поверхности около торцов поршневого пальца делают местные углубления — холодильники, которые также способствуют отводу тепла от поршня и улучшают условия его смазывания.

Рис. 1. Поршни:
а — карбюраторных двигателей; б — дизелей КамАЗ; в — дизелей ЯМЗ

В дизелях с непосредственным впрыском (дизели КамАЗ-740, ЯМЭ-238) в днище поршня располагается камера сгорания, а юбка поршня имеет также форму конуса овального сечения, но без прорезей, что придает ей необходимую прочность. Кроме того, в нижней части юбки поршня отдельных двигателей (КамАЗ-740, ВАЗ-2108) имеются боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала.

Чтобы уменьшить силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, поршни, как правило, изготовляют из легких кремнистых алюминиевых сплавов для уменьшения их массы. Для двигателя подбирают поршни, масса которых не отличается более чем на 2—8 г.

На днище поршня действуют высокие температуры, поэтому для повышения износостойкости первой канавки поршня под верхнее поршневое кольцо устанавливают чугунную кольцевую вставку (у двигателей ЗИЛ-130, КамАЗ-740 и др.).

При переходе поршня через в.м.т. он смещается в боковом направлении от одной стенки цилиндра к другой, что сопровождается стуками. Для их устранения на двигателях автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, «Москвич-2140» и др. ось отверстия под поршневой палец смещают на 1,6 мм от диаметральной плоскости поршня в правую сторону двигателя (по ходу движения автомобиля)

Поршни в цилиндры следует устанавливать так, чтобы боковое давление во время рабочего хода испытывала та часть поршня, где нет тепловых прорезей. С этой целью на днище поршня делают метку или стрелку, которая при установке поршня в цилиндр, должна быть обращена к передней части двигателя.

Поршневые кольца. Основная функция поршневых колец — уплотнение камеры сгорания и обеспечение герметичности соединения деталей поршень — цилиндр — канавки. Кроме того, при сгорании рабочей смеси значительное количество тепла поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами.

Конструктивно поршневое кольцо представляет собой плоскую разрезную пружину с зазором, который называется замком. Замок позволяет устанавливать кольца на поршень и обеспечивает свободное расширение их при нагревании в процессе работы двигателя. Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца подбирают с определенным зазбром (0,02—0,07 мм) по высоте к канавке поршня. При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до небольшого зазора в замке и плотно прилегают к поверхности цилиндра, что предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадание масла со стенок цилиндра в камеру сгорания.

Маслосъемное кольцо снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его в поддон картера.

Поршневые кольца изготовляют из легированного чугуна, а для двигателей с большими динамическими нагрузками — из специальной стали.

Поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения износостойкости подвергают пористому хромированию, а остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова или молибдена.

Чугунное маслосъемное кольцо отличается от компрессионного прорезями для прохода масла. В канавке поршня под маслосъемное кольцо сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня. На многих двигателях применяют стальные составные масло-съемные кольца. Например, в двигателе ЗИЛ-130 на каждый поршень устанавливают три компрессионных кольца и одно составное маслосъемное. Составное маслосъемное кольцо разборное, оно состоит из двух стальных кольцевых дисков и двух расширителей: осевого и радиального.

Компрессионные кольца в канавках поршня и в чугунной вставке располагают так, чтобы выточки на внутренних цилиндрических поверхностях колец были обращены вверх, в сторону днища поршня. Наружная поверхность нижнего компрессионного кольца имеет небольшую конусность, большее основание которого обращено вниз, что способствует лучшему уплотнению соединения поршень — цилиндр.

У большинства двигателей зазор в замках двух верхних компрессионных колец и чугунного маслосъем-ного составляет 0,25—0,60 мм, в нижнем компрессионном кольце — 0,15— 0,40 мм, а в замке кольцевых дисков составного маслосъемного кольца — 0,8—1,4 мм.

При наличии чугунного масло-съемного кольца замки всех колец при установке их на поршень располагают по окружности под углом 90°. При установке стального составного маслосъемного кольца на равные угловые интервалы смещаются только замки компрессионных колец.

Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготовляют из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой ТВЧ (токами высокой частоты). Поршневой палец представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки поршня.

По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закрепленные (обычно в головке шатуна). Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами, расположенными в выточках бобышек поршня.

Рис. 2. Поршневые кольца:
а—типы поршневых колец; б—расположение колец на поршне

Рис. 3. Шатунно-поршневая группа

При работающем двигателе в бобышках поршня возможны стуки пальцев из-за различного коэффициента линейного расширения алюминиевого сплава и стали. Для устранения этого явления палец в бобышках устанавливают с натягом 0,01—0,02 мм, нагревая поршень до температуры 80—90 °С, что обеспечивает поддержание нормального теплового зазора (0,01—0,03 мм) в этом сопряжении на всех режимах работы двигателя.

Шатун. Он служит для соединения поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечивает при такте рабочего хода передачу усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах (впуск, сжатие, выпуск), наоборот, от коленчатого вала к поршню. При работе двигателя шатун совершает сложное движение. Он движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого пальца.

Шатун штампуют из легированной или углеродистой стали. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки, нижней головки и крышки. В стержне шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (в основном у дизелей) сверлится сквозное отверстие — масляный канал.

Нижнюю головку, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра (у дизелей ЯМЗ), плоскость разъема головки делают под углом (косой срез), что позволяет уменьшить радиус окружности, описываемой нижней частью шатуна.

Крышка шатуна изготовляется из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышки с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делают метки. Чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку фиксируют шлифованными поясками болтов, которые затягивают гайками и стопорят шплинтами или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава.

От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки. В нижней головке шатуна и во вкладыше делается отверстие для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал (у двигателей ЗИЛ-130, ЗМЗ-53-11):

Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в массе шатунов не должна превышать 6—8 г. В У-образных двигателях на каждой шатунной шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для правильной сборки шатунно-поршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам.

На крышке и стержне шатуна дизеля КамАЗ-740 метки выбивают в виде трехзначных номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбивают порядковый номер цилиндра. Так, у двигателя ЗИЛ-130 метка на днище поршня должна быть направлена к передней части двигателя. При этом метка на шатуне для левого ряда цилиндров должна быть направлена в одну сторону с меткой на поршне, а метка на шатуне для правого ряда цилиндров должна быть направлена в противоположную сторону относительно метки на поршне.

—

В поршневую группу входят поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы. Поршень представляет собой металлический стакан, донышком обращенный вверх. Он воспринимает давление газов при рабочем ходе и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Отливают поршни из алюминиевого сплава.

Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбка) части. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня.

Днище поршня вместе с головкой цилиндра образует камеру сгорания. В головке поршня проточены канавки для поршневых колец.

Рис. 4. Головка и блок цилиндров V-образного восьмицилиндрового двигателя 3M3-53:
1 — головка правого ряда цилиндров, 2 — гильза цилиндра, 3 — прокладка гильзы, 4 — направляющий поясок для гильзы, 5 — блок цилиндров, 6 — прокладка крышки распределительных шестерен, 7 — сальник переднего конца коленчатого вала, 8 — крышка распределительных шестерен, 9 — прокладка головки цилиндров

Рис. 5. Детали кривошипно-шатунного механизма двигателя ЗИЛ-130:
1 — поршень, 2 —вкладыши коренных подшипников коленчатого вала, 3 — маховик, 4— коренная шейка коленчатого вала, 5 — крышка заднего коренного подшипника, 6 — пробка, 7 — противовес, 8 — щека, 9 — крышка среднего коренного подшипника, 10 — передняя шейка копенчатого вала, 11 — крышка переднего коренного подшипника, 12—шестерня, 13 — носок коленчатого вала, 14 — шкив, 15—храповик, 16 — упорная шайба, 17 — биметаллические шайбы, 18 — шатунные шейки коленчатого вала, 19 — вкладыши шатунного подшипника, 20 — стопорное кольцо, 21 — поршневой палец, 22 — втулка верхней головки шатуна, 23 — шатун, 24 — крышка шатуна, 25 — сальник, 26 — маслоотгонная канавка, 27 — маслосбрасывающий гребень, 28 — дренажная канавка

Поршни двигателя ЯМЗ-740 изготовлены из высококремнистого алюминиевого сплава, имеют вставки из жаропрочного чугуна под верхнее компрессионное кольцо, в толстостенном днище поршня выполнена камера сгорания.

Уплотняющая часть поршня имеет диаметр, увеличивающийся книзу. Юбка поршня имеет две бобышки (приливы) с отверстиями для поршневого пальца. Каждая бобышка связана с днищем поршня двумя ребрами. Юбка поршня двигателя ЯМЗ-740 в нижней части имеет боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала при его вращении.

Юбка поршня обычно имеет прорези, которые предупреждают заедание поршня при нагреве и позволяют уменьшить зазор между гильзой цилиндра и поршнем. Заклинивание поршня исключают также приданием юбке овальной формы. Диаметр поршня в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают больше, чем в направлении оси поршневого пальца (у ЗИЛ-130 на 0,52 мм). При нагревании поршень расширяется сильнее в направлении оси поршневого пальца, где в бобышках сосредоточена наибольшая масса металла. Поэтому овальный поршень при нагреве получит цилиндрическую форму.

Отверстие под поршневой палец располагается не по оси симметрии поршня, а смещено на 1,5 мм (ЗМЗ-24, 3M3-53) вправо по ходу автомобиля. Этим уменьшается сила удара поршня о стенки гильзы при переходе его через в. м. т. в процессе сгорания — расширения газов.

Для улучшения приработки поршней к гильзам цилиндров и предохранения их от задиров юбку поршня покрывают тонким слоем олова или коллоидного графита (ЯМ3-740).

Поршневые кольца устанавливают в канавки, расположенные в головке поршня. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют поршень в гильзе цилиндра и предотвращают прорыв газов через зазор между юбкой поршня и стенкой гильзы. Маслосъемные кольца, кроме того, снимают излишки масла со стенок гильз и не допускают попадания его в камеры сгорания.

Рис. 6. Поршневые кольца двигателей:
а — внешний вид, 6 — расположение колец на поршне (ЗИЛ-130), в — составное маслосъемное кольцо; 1 — компрессионное кольцо, 2 — маслосъемное кольцо, 3 — плоские стальные диски, 4 — осевой расширитель, 5 — радиальный расширитель

Поршневые кольца изготовляют из чугуна или стали. Для установки на поршень кольца имеют разрез, называемый замком. Маслосъемное кольцо отличается от компрессорных колец сквозными прорезями для прохода масла. В канавке поршня для маслосъемного кольца сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня.

В целях повышения износостойкости поверхность верхнего поршневого кольца подвергают пористому хромированию. Остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова. Нижнее компрессионное кольцо двигателя ЯМЗ-740 покрыто молибденом.

На наружной и внутренней поверхностях компрессионных колец выполняют фаски или канавки.

Маслосъемное кольцо двигателей ЗМЗ и ЗИЛ состоит из двух стальных кольцевых дисков, осевого и радиального расширителей. Вследствие быстрой прирабатываемости и упругости стальные кольца хорошо прилегают к гильзе цилиндра.

Поршневой палец служит для соединения поршня с шатуном и представляет собой короткую трубку. Пальцы изготовляют из легированной цементованной стали или из углеродистой стали, Закаленной токами высокой частоты. Наиболее распространены «плавающие» пальцы, свободно поворачивающиеся во втулке верхней головки шатуна и в бобышках поршня. От осевого смещения поршневой палец предохраняется стопорными кольцами, вставляемыми в выточки обеих бобышек поршня.

Как устроен двигатель автомобиля? Особенности деталей поршневой группы, принцип работы и строение

 
Сегодня мы узнаем, как устроен бензиновый и дизельный двигатель внутреннего сгорания автомобиля, какими особенностями обладает мотор, из каких ключевых деталей поршневой группы состоит, а также, как работает современный силовой агрегат.
{banner_adsensetext}
В устройстве двигателя автомобиля ключевым элементом является поршень. Он представляет собой стальной пустотелый стакан. Сферическое дно, которое называется головкой, расположенное вверху, а «юбка» — это та направляющая часть, которая имеет насечки для закрепления поршневых колец. К миру моды данная юбка не имеет никакого отношения, поэтому не нужно спрашивать, от какого она дизайнера. В свою очередь, поршневые кольца нужны для того, чтобы обеспечивать герметичность, иначе топливная смесь бы опускалась под поршень. Чем герметичнее надпоршневое пространство, тем лучше контролируется движение топливной или топливно-воздушной смеси.

Вы наверняка уже знаете, что именно газы сгорания, сильно толкая поршень, приводят в движение целую цепь механических реакций. Поэтому продолжим дальше. В юбке поршня имеется палец с закрепленной верхней частью шатуна. Шатун в устройстве двигателя автомобиля передает усилие на коленчатый вал от поршня и перемещает поршень во время подготовительного такта. Шатун вращает коленчатый вал, а тот, в свою очередь, передает крутящий момент на трансмиссию.

Вращение ведущих колес достигается за счет передачи крутящего момента с трансмиссии через систему шестерен. Сам шатун состоит из верхней и нижней головок и соединяющего их стержня. Верхняя совершает возвратно-поступательное движение вместе с поршнем, а нижняя совершает круговое движение с шатунной шейкой коленвала.

Кстати, постоянной проблемой производителей является следующее: как сделать прочный и легкий шатун. Если он будет легким, тогда будет не таким прочным, как нужно. А использование легких и прочных материалов приведет к увеличению стоимости мотора.

{banner_reczagyand}
Изучая устройство двигателя внутреннего сгорания, нельзя обойти без внимания коленчатый вал. Не углубляясь в технические нюансы, о нем следует знать следующее:
— Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршня в круговое.

— Радиус кривошипа — это один из основных показателей качества мотора. Регулируя этот радиус, можно увеличить скорость вращения и максимальную мощность мотора, или же придать больший крутящий момент на низких оборотах, увеличив при этом экономичность.

— Шатунные, и коренные шейки вращаются в подшипниках скольжения, и лишь немногочисленные модели коленвалов вращаются в подшипниках качения.

— На конце коленчатого вала устанавливается маховик, который имеет зубчатый венец. Он нужен для непосредственного участия в запуске двигателя от стартера.

Почему коленчатый вал, поршни в цилиндрах и маховик ключевые компоненты двигателя?
А теперь представьте себе: топливно-воздушная смесь, или воздух, если речь идет о дизельных двигателях, скапливается в цилиндрах двигателя и постоянно уменьшает эффективность работы двигателя. Поэтому устройство двигателя автомобиля предполагает наличие газораспределительного механизма (ГРМ — цепной или ременной). Это как раз тот случай, о котором говорят: «Если бы этого не было, тогда это стоило бы придумать». Данный механизм необходим для своевременного и максимально полного удаления из цилиндров двигателя отработанных газов. К тому же газораспределительный механизм нужен еще и для того, чтобы цилиндры хорошо заполнялись воздухом или смесью.

В принципе, на заполняемость цилиндров оказывают влияние и воздуховоды, и воздушный фильтр, впускной коллектор и так далее. Но ключевую роль играют впускные клапаны. И если вам не дают покоя подвиги вальяжных парней из «Форсажа», то пользуйтесь турбонаддувом или механическим нагнетателем. Так как расчет значения фактического коэффициента наполнения цилиндра для многих может показаться слишком сложным, то лучше будет сказать, что литровая мощность зависит от того, сколько топливно-воздушной смеси попадет за раз в цилиндр. Еще проще говоря, тюнинг газораспределительного механизма и впускного тракта — это очень здорово.

Чтобы ваши знания о том, каково устройство двигателя внутреннего сгорания, были более полными, мы должны обязательно упомянуть о воздушном фильтре. Необходимый в конструкции двигателя, он прост в эксплуатации. Но это не значит, что стоит им пренебрегать. Ведь если горючая смесь должна содержать по массе почти в двадцать раз больше воздуха, то получающаяся в результате движения твердая взвесь будет ухудшать технические характеристики двигателя, действуя на него подобно абразиву. А чтобы этого не случилось, необходимо устройство для очистки воздуха. На данный момент различают шесть групп воздухоочистителей.

Что такое поршень? | Как работает поршень?

Содержание

Двигатель состоит из топливного насоса, шатуна, коленчатого вала и топливной системы. Поршень известен как сердце поршневого двигателя. Без поршня поршневой двигатель не может сжимать топливовоздушную смесь. Поэтому техническое обслуживание и ремонт поршня очень важны для правильной работы двигателя. Поршни чаще всего используются в бензиновых двигателях и дизельных двигателях. В этой статье в основном объясняется работа, типы и некоторые другие аспекты поршня.

Что такое поршень?

Пожалуйста, включите JavaScript

Как работает поршень

Поршень представляет собой возвратно-поступательный механический диск , который совершает возвратно-поступательные движения вперед и назад внутри камеры сжатия двигателя . Он передает свое движение коленчатому валу через шатун.

Работа двигателя внутреннего сгорания зависит от работы поршня.

Эта часть двигателя внутреннего сгорания имеет подвижную часть из металла с поршневым кольцом. Поршневой палец используется для соединения шатуна с поршнем. Этот шатун дополнительно соединяется с коленчатым валом через шатунные шейки.

Когда жидкость или газ в камере сжатия сжимаются или расширяются, поршневой диск начинает двигаться в камере. В процессе сгорания топливовоздушной смеси выделяется химическая энергия.

При расширении сгоревшей воздушно-топливной смеси вырабатываемая энергия создает тягу. Эта тяга перемещает поршень вперед и назад. Он передает свое движение коленчатому валу, который далее приводит в движение автомобиль.

Ваш поршень должен обладать высокой надежностью и гибкостью, но его вес должен быть как можно меньше. Легкий поршень помогает уменьшить инерцию, создаваемую его возвратно-поступательной массой.

Он должен выдерживать высокую взрывную силу и температуру, возникающие в камере сжатия. Поршень вашего двигателя должен совершать возвратно-поступательные движения с минимальным трением в камере сжатия.

Работа поршня

Поршень является возвратно-поступательным элементом двигателя. Он совершает возвратно-поступательные движения внутри камеры сгорания или цилиндра сжатия. Его возвратно-поступательное движение помогает вырабатывать энергию из воздушно-топливной смеси и вращает колесо автомобиля.

Поршень работает следующим образом:

1. Для такта всасывания поршень перемещается от ВМТ до НМТ. Во время этого движения он создает вакуум внутри камеры сгорания. При достижении BDC создается вакуум, который открывает всасывающий клапан. Когда всасывающий клапан открывается, топливно-воздушная смесь поступает из карбюратора в камеру сгорания .
2. После такта всасывания поршень выполняет такт сжатия. Для этого такта он перемещается из НМТ в ВМТ. Во время этого движения он уменьшает объем камеры сгорания.
3. При уменьшении объема камеры сгорания происходит сжатие топливно-воздушной смеси. Когда поршень достигает ВМТ , топливовоздушная смесь полностью сжимается.
4. Свеча зажигания воспламеняет смесь, когда смесь полностью сжата в соответствии с требованиями. За счет воспламенения топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания вырабатывается тепловая энергия.
5. По мере того, как сгоревшее воздушно-топливное топливо проходит через расширительный клапан, оно расширяется и заставляет поршень двигаться от TDC в BDC .
6. Когда поршень получает мощность от расширенной воздушно-топливной смеси, он совершает возвратно-поступательное движение, а затем и шатун. Шатун вместе с шатунной шейкой преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное и передает его на коленчатый вал. Коленчатый вал также передает вращательное движение маховику, который вращает колеса автомобиля.
7. Наконец, поршень выполняет такт выпуска. Для этого такта поршень снова перемещается из НМТ в ВМТ и выбрасывает выхлопные газы из камеры сгорания. После этого последнего удара весь цикл повторяется.

Типы поршней

Поршень бывает следующих основных типов:

1. Поршни магистральные
2. Поршни траверсы
3. Поршень скользящий

9004 9 Поршни дефлектора

4. Поршни Racing
5. Поршень стойки из инвара
6. Поршни Autothermic
7. Поршни Specialliod

1) Поршни магистральные

Эти типы поршней имеют большой диаметр. Это поршень двойного назначения (т. е. он может работать и как цилиндрическая траверса, и как поршень).

Когда шатун наклоняется почти на всем протяжении своего движения, в нем все еще действует боковая сила, действующая на стенки цилиндра по обе стороны от поршня.

Это наиболее часто используемый тип поршня для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Они используются как в дизельном двигателе, так и в бензиновом двигателе, но высокоскоростные двигатели теперь имеют более легкие проскальзывающие поршни.

Одной из наиболее характерных особенностей этих поршней (особенно для двигателей с КИ) является то, что помимо маслосъемного кольца между днищем поршня и поршневым пальцем они содержат маслосъемную канавку под поршневым пальцем.

Подробнее: Различные типы двигателей

2) Поршни крейцкопфа

Дизельный двигатель с высоким замедлением может потребовать дополнительных ресурсов для боковых сил 90 006 на поршнях. Поэтому в быстроходном дизеле обычно используется крейцкопфный поршень. Главный поршень содержит большой поршневой шток, который проходит вниз от поршня к вторичному поршню меньшего диаметра.

Главный поршень обеспечивает газонепроницаемость и подвижность поршневых колец. Меньший поршень приводится в действие механически. Он работает в небольшой компрессионной камере. Он передает поршневой палец и выполняет роль направляющей ствола.

Смазочное масло крейцкопфа лучше, чем смазочное масло для тронкового поршня. Теплота сгорания не влияет на смазку крейцкопфа. Смазочное масло поршней крейцкопфов не загрязняется горючими частицами сажи, не повреждается при нагревании и может быть разбавлено.

3) Подвижный поршень

Эти типы поршней лучше всего подходят для бензиновых двигателей. Эти поршни имеют наименьшие размеры и массу. В рискованных случаях они имеют только юбку поршня, опору поршневого кольца и головку поршня, чтобы оставить две площадки, которые предотвращают вибрацию поршня в отверстии.

Край юбки поршня отходит от стенки цилиндра вокруг поршневого пальца. Целью этого процесса является уменьшение массы возвратно-поступательного движения, что позволяет легко балансировать двигатель и создавать высокие скорости.

4) Дефлекторные поршни

Эти типы поршней чаще всего используются в 2-тактных двигателях с компрессией коленчатого вала, которая аккуратно направляет поток воздуха в цилиндр для обеспечения эффективного выхлопа. У бокового пылесоса впускное и выпускное отверстия находятся на стороне, обращенной непосредственно к стенке цилиндра.

Эти поршни имеют приподнятое ребро в верхней части для предотвращения прямого прохождения поступающей воздушно-топливной смеси из одного отверстия во второе отверстие. Это служит для отвода поступающей смеси вокруг камеры сгорания.

5) Гоночные поршни

Гоночные двигатели имеют более жесткие и прочные поршни, чем двигатели легковых автомобилей. Они легче для достижения желаемой скорости двигателя.

6) Поршень стойки из инвара

Поршни стойки инвара имеют инвар, который представляет собой сплав, состоящий из 64% стали и 36% никеля . Его коэффициент расширения пренебрежимо мал (т.е. 000000063/°C ). В поршне стойка из инвара фиксирует юбку и бобышки поршневого пальца, что позволяет поршню расширяться примерно до размера цилиндра.

7) Автотермические поршни

Этот тип поршня имеет стальную вставку с низким коэффициентом расширения в бобышках поршневого пальца. Форма этих вставок такова, что их концы закреплены на юбке поршня.

8) Поршни Specialliod

Поршни Specialloid производят широкий спектр двигателей CI с нулевым поршнем и двигателей SI для главных судовых двигателей, железнодорожной тяги, промышленных канцелярских принадлежностей, коммерческих транспортных средств и вспомогательных приложений.

Новейшие дизельные поршни Specialloid имеют вертикальные зубчатые колеса на внутренней поверхности юбки и прочные опоры, передающие нагрузки непосредственно сверху на опорную зону поршневого пальца.

Части поршня

Поршень состоит из следующих основных частей:

1. Крышка
2. Подшипник шатуна
3. Поршневые кольца
4. Болт
5. Шатун
6. Поршень Головка или головка
7. Поршневой палец
8. Юбка поршня
9. Канавки для поршневых колец

1) Поршневые кольца

Поршневое кольцо является наиболее важной частью поршня двигателя. При возвратно-поступательном движении поршня внутри камеры сгорания происходит сгорание воздушно-топливной смеси. Кольцо используется для предотвращения утечки продуктов сгорания через поршень и для уменьшения трения. Это кольцо обеспечивает уплотнение между клапаном цилиндра и поршнем.

Для изготовления этих колец используется легированный чугун или чугун.

Поршневые кольца бывают следующих типов:

1. Маслоконтроллерное кольцо
2. Компрессорное кольцо и

2) Головка поршня или головка поршня

Головка поршня устанавливается поверх поршень. Благодаря своему положению он способен выдерживать очень высокие температуры и давление. Корона используется для ограничения времени процесса удержания, пигмент, выходящий из выхлопа, помогает вывести его из двигателя.

3) Канавки для поршневых колец

Состоит из канавки в верхней части поршня, в которой используется кольцо.

4) Юбка поршня

Это цилиндрический материал, прикрепленный к круглой части поршня. Чугунная часть чаще всего используется для строительных юбок, потому что она обладает превосходными характеристиками самосмазывания и износостойкости.

Юбка поршня имеет канавки для установки компрессионных и поршневых маслосъемных колец. Эти юбки имеют несколько дизайнов в зависимости от характера применения:  

Эти юбки бывают следующих основных типов:  

1. Полная юбка: Эту юбку также называют сплошной юбкой. Имеет трубчатую конструкцию. Полные юбки чаще всего используются для двигателей больших автомобилей.
2. Юбка тапочка: Эти юбки чаще всего используются для поршней мотоциклов и некоторых других транспортных средств. На стенке цилиндра остались только задняя и передняя части, т.к. часть юбки срезана. Это снижает вес и минимизирует площадь контакта между поршнем и стенкой цилиндра.

5) Поршневой палец

Также известен как поршневой палец. Он используется для соединения шатуна с поршнем. Эти штифты изготовлены из твердой стали.

6) Болт

Используется для соединения шатуна и хомута.

7) Подшипник шатуна

Подшипник шатуна устанавливается из двух частей. Эти две части соединяются таким образом, что образуют полный круг. Этот подшипник устанавливается между шатунной шейкой и шатуном.

8) Крышка

Это нижняя часть узла поршня. Это нижняя половина шатуна, образующая корпус для поддержки шатуна.

9) Болт шатуна

Болт шатуна является наиболее важной частью поршня. Этот болт используется для соединения шатуна и коленчатого вала. Этот болт имеет подшипник и крышку стержня на нижнем конце. Затем сборка скрепляется гайками.

Болт предназначен для крепления шатуна к коленчатому валу, чтобы шатун мог выдерживать нагрузку, создаваемую вращением коленчатого вала.

Сталь используется для изготовления болтов, а алюминий используется для изготовления легких болтов.

Никель лучше всего подходит для изготовления прочных болтов. Никелевые болты также имеют длительный срок службы и используются для большегрузных транспортных средств.

Назначение поршня

• Основная функция поршня — сжимать внутри цилиндра только воздух или воздушно-топливную смесь и получать мощность от сгоревшей смеси.
• Принимает тягу, создаваемую сгоревшей топливно-воздушной смесью в цилиндре, и передает ее на шатун.
• Имеет возвратно-поступательное движение внутри камеры сгорания. Он выполняет такты всасывания, сжатия, расширения и выпуска. После завершения этих тактов он вращает коленчатый вал, который дополнительно вращает колесо автомобиля.

Поршень Характеристика

• Поршень двигателя должен обладать высокой надежностью и гибкостью.
• Способен выдерживать взрывную силу, высокое давление и температуру сгораемой воздушно-топливной смеси в камере сжатия.
• Он должен выдерживать воздействие переменных нагрузок.
• Должен быть легким. Легкий поршень помогает уменьшить инерцию, создаваемую его возвратно-поступательной массой.
• Поршень вашего двигателя должен работать бесшумно и иметь малый вес.
• Он должен быть механически прочным.

Преимущества и недостатки поршня

Преимущества поршня

• Простая конструкция
• Низкий вес
• Высокая надежность и гибкость
• Высокое соотношение мощности и веса
• Простота изготовления
• Очень низкая вибрация, так как рабочие части не соприкасаются
• Возможность использования нескольких видов топлива
• Модульность
• Низкая рабочая температура турбины
• Меньше шума
• Требуют минимального обслуживания
• Низкий уровень выбросов отработавших газов
• Легкий запуск поршневого двигателя
• Низкие производственные затраты
• Обеспечивает высокую степень маневренности
• Лучше всего подходит для рекуперации отходящего тепла
• С внутренней балансировкой
• Предлагает процесс сжигания HCCI

Недостатки Поршень

1. Низкая эффективность топлива
2. Низкая стабильность
3. Требуется редуктор
4. Стабильность подачи топлива
5. Высокая скорость сгорания
6. Не подходит для КПД при частичной нагрузке
7. Не подходит для перевозки тяжелых грузов на большие расстояния

Применение поршня

• Поршни чаще всего используются в двигателях для сжатия воздушно-топливной смеси. Это поршневая часть двигателя.
• Также используются в поршневых насосах. Возвратно-поступательное движение внутри цилиндра насоса. Основное их предназначение – повысить давление жидкости и перекачать ее в нужный участок.
• Используются в компрессорах для сжатия газов или воздуха.

FAQ Раздел

Что такое поршень двигателя?

Поршень известен как сердце поршневого двигателя . Он сжимает воздух или воздушно-топливную смесь внутри камеры сгорания. Это сжатие воздушно-топливной смеси вызывает взрыв, который создает тягу. Эта тяга совершает возвратно-поступательное движение поршня, который далее передает свое движение коленчатому валу через шатун.

Какие бывают поршни?

Поршни бывают следующих типов:

1. Поршень Specialliod
2. Поршень магистральный
3. Поршень Autothermic
4. Поршень инваровой стойки
5. Поршень крейцкопфа
6. Гоночный поршень
7. Подвижный поршень
8. Дефлекторный поршень

Что такое поршни используется для?

Поршни служат для сжатия топливно-воздушной смеси. При сгорании воздушно-топливной смеси выделяется тепловая энергия, которая воздействует на поршень. Когда поршень получает силу, он приводит в движение автомобиль. Поршни чаще всего используются в поршневых двигателях, дизельных двигателях, двухтактных и четырехтактных двигателях.

Какова функция поршня?

В поршневом двигателе основной функцией поршня является сжатие воздушно-топливной смеси и передача тяги, создаваемой сгоревшим воздухом-топливом, на коленчатый вал, который приводит в движение колеса автомобиля.

В насосе и компрессоре поршень получает вращательное движение от коленчатого вала и сжимает рабочую жидкость внутри компрессионного цилиндра.

Из каких компонентов состоит поршень?

Поршень состоит из следующих основных компонентов:

1. Поршневые кольца
2. Головка поршня или головка поршня
3. Канавки для поршневых колец
4. Юбка поршня
5. Поршневой палец

90 049 Болт

6. Подшипник шатуна
7. Крышка
8. Шатун болт

Подробнее

1. Различные типы поршневых двигателей
2. Работа распределительного вала
3. Работа коленчатого вала
4. Типы и работа шатуна
5. Функция системы охлаждения двигателя

Охлаждение поршня

Охлаждение поршня

Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Максимальная температура поршня должна контролироваться для предотвращения преждевременного износа поршня и повреждения двигателя. Поршень может охлаждаться масляной струей, направленной на нижнюю часть поршня, или маслом, протекающим через охлаждающий канал или галерею, встроенную в поршень.

• Температура поршня
• Критические зоны поршня
• Варианты охлаждения поршня
• Вопросы теплопередачи

Максимальная температура поршня или, точнее, определенных ключевых областей поршня, таких как канавка верхнего кольца и кромка стакана, должна контролироваться, чтобы предотвратить преждевременный износ и выход из строя поршня и последующее повреждение двигателя. Поршню передается около 3-5% энергии топлива в покоящихся камерах сгорания и 6-8% в вихревых камерах. Если поршень не охлаждается, до 60 % этого тепла может пройти через область поршневых колец в рубашку охлаждения. Дополнительное тепло передается через юбку в рубашку охлаждающей жидкости и от нижней части поршня через масляные брызги/туман к маслу в картере [371] . Если поршень охлаждается маслом, значительная часть этого тепла уносится маслом, уменьшая относительное количество тепла, проходящего через область кольца. На рис. 1 показано влияние этой теплопередачи в поршне бензинового двигателя и поршне [3466] дизельного двигателя с масляным охлаждением.

Рисунок 1 . Максимальное распределение температуры в поршне дизельного двигателя с бензиновым и масляным охлаждением

(Источник: Мале)

Температура поршня бензинового двигателя максимальна в центре днища поршня и падает к верхней части поршня. Для поршней дизельных двигателей и бензиновых двигателей с прямым впрыском с чашеобразным поршнем максимальная температура возникает на ободе чаши и оттуда падает к центру чаши и к верхнему поясу. В дизельных двигателях профиль температуры по окружности обода камеры сгорания в значительной степени определяется количеством и ориентацией отверстий для впрыска, давлением впрыска, временем и продолжительностью впрыска, а также геометрией камеры сгорания. Самые высокие температуры вокруг кромки чаши возникают в местах, совпадающих с центром горящих форсунок дизельного топлива. В результате неравномерного подвода тепла через эти «лепестки горения» характерен волнообразный профиль температуры. Разница между максимальной и минимальной температурой по окружности края чаши в некоторых случаях может превышать 40°C.

Термическая нагрузка на поршень и результирующий температурный профиль влияют на работу поршня и, в случае превышения максимальных температурных пределов, могут привести к выходу из строя компонента и повреждению двигателя. Три критических эффекта: [3466] :

• Усталостная прочность поршня. Повышенная температура поршня снижает сопротивление усталости поршня. В некоторых алюминиевых поршневых сплавах потеря сопротивления усталости может достигать 80% по сравнению со свойствами при комнатной температуре. Черные металлы менее чувствительны при температурах до 400°C.
• Если температура в области поршневого кольца становится слишком высокой, это может привести к пластической деформации и повышенному износу, особенно в первой канавке поршневого кольца. Кроме того, закоксовывание смазки может привести к отложению нагара в кольцевой канавке, что может действовать как изолятор или вызывать залипание кольца.
• Радиальная деформация поршня. Это влияет на шум, потери на трение и зазоры между поршнем и другими компонентами. Если достаточные зазоры не поддерживаются во всех возможных режимах работы двигателя, это может привести к заклиниванию поршня или его контакту с клапанами.

Некоторые типичные значения температуры для поршней легковых автомобилей составляют [3466] :

.

• Центр днища поршня (бензиновый двигатель, порт впрыска) 270–310°C
• Головка поршня (бензиновый двигатель, непосредственный впрыск) 270–350°C
• Обод чаши (дизельный двигатель, непосредственный впрыск) 350–400°C
• Опорная поверхность 200–250°C
• Отверстие под штифт (зенит) 200–250°C
• Верхняя кольцевая канавка (распылительное охлаждение, канал охлаждения солевой сердцевины) 200–280°C
• Верхняя кольцевая канавка (охлаждаемый держатель кольца) 180–230°C
• Охлаждающий канал (зенит) 250–300°C

Основной причиной охлаждения поршня является контроль температуры в нескольких из вышеперечисленных ключевых областей.